CN108845418A - 一种高分辨率机器视觉光学系统 - Google Patents

一种高分辨率机器视觉光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108845418A
CN108845418A CN201810714854.4A CN201810714854A CN108845418A CN 108845418 A CN108845418 A CN 108845418A CN 201810714854 A CN201810714854 A CN 201810714854A CN 108845418 A CN108845418 A CN 108845418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
biconvex positive
positive lens
meniscus shaped
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810714854.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108845418B (zh
Inventor
李俊攀
杨樟洪
魏雄斌
吴庆锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Forecam Optics Co Ltd
Original Assignee
Fujian Forecam Optics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Forecam Optics Co Ltd filed Critical Fujian Forecam Optics Co Ltd
Priority to CN201810714854.4A priority Critical patent/CN108845418B/zh
Publication of CN108845418A publication Critical patent/CN108845418A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108845418B publication Critical patent/CN108845418B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design

Abstract

本发明涉及一种高分辨率机器视觉光学系统，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、光阑C、后组B、平板玻璃，所述前组A包括光焦度为正的弯月形透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、双凹负透镜A4、双凸正透镜A5、双凸正透镜A6，所述后组B包括双凹负透镜B1、双凸正透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，光学系统敏感度低，畸变小，能在一定的物距范围内保持高分辨率成像。

Description

一种高分辨率机器视觉光学系统
技术领域
本发明涉及一种高分辨率机器视觉光学系统。
背景技术
机器视觉是人工智能领域的一个重要分支，机器视觉镜头能够代替人眼对产品进行检测工作，通过算法的配合实现判断功能。现有市场已有多种机器视觉镜头应用于产品检测当中，但许多镜头的检测效果仍然保持在低分辨率上，其检测物距范围小，检测效果不够理想。这类镜头普遍存在着边缘畸变大，结构尺寸庞大、体积笨重等问题。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的高分辨率机器视觉光学系统。
本发明的技术方案是，一种高分辨率机器视觉光学系统，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、光阑C、后组B、平板玻璃，所述前组A包括光焦度为正的弯月形透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、双凹负透镜A4、双凸正透镜A5、双凸正透镜A6，所述后组B包括双凹负透镜B1、双凸正透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4。
进一步的，所述双凹负透镜A4与双凸正透镜A5构成前组胶合片，所述双凹负透镜B1与双凸正透镜B2构成后组胶合片。
进一步的，所述前组A的光焦度为负，后组B的光焦度为正。
进一步的，所述弯月形透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜A4采用的材料为火石玻璃；双凸正透镜A5采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜A6采用的材料为火石玻璃；所述双凹负透镜B1采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜B2采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
进一步的，所述弯月形透镜A1到弯月形透镜A2之间的空气间隙为0.1mm，弯月形透镜A2到弯月形透镜A3的空气间隙为3.5mm，弯月形透镜A3到双凹负透镜A4的空气间隙为3.4mm，双凸正透镜A5到双凸正透镜A6的空气间隙为2.1mm，双凸正透镜B6到光阑C的空气间隙为9.1mm，光阑C到双凹负透镜B1的空气间隙为3.2mm，双凸正透镜B2到双凸正透镜B3的空气间隙为0.1mm，双凸正透镜B3到双凸正透镜B4的空气间隙为0.5mm。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隙为12.3mm。
进一步的，所述双凸正透镜B4后侧还设有一滤光片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：光学系统结构精简，采用十片式结构，充分矫正了宽物距下带来的像差，并合理分配了光焦度，使镜头敏感度大大降低，同时通过各结构及材料参数的相互补偿作用实现了镜头的无热化功能，在某些不恒温的特殊检测环境下仍可保持高分辨率成像，A1片采用弯月形透镜能有效降低系统总畸变量，减少图像的失真程度以提高检测精度。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是本发明实施例的光学系统示意图。
图2是物距为无穷远时的MTF图。
图3是物距为30mm的MTF图。
图中：
A-前组A、C光阑C 、B-后组B、A1弯月形透镜A1、A2弯月形透镜A2、A3弯月形透镜A3、A4双凹负透镜A4、A5双凸正透镜A5、A6双凸正透镜A6，B1双凹负透镜B1、B2双凸正透镜B2、B3双凸正透镜B3、B4双凸正透镜B4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～3所示，一种高分辨率机器视觉光学系统，所述光学系统由十片球面玻璃镜片构成，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、光阑C、后组B、平板玻璃，所述前组A包括光焦度为正的弯月形透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、双凹负透镜A4、双凸正透镜A5、双凸正透镜A6，所述后组B包括双凹负透镜B1、双凸正透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4。
在本实施例中，所述双凹负透镜A4与双凸正透镜A5构成前组胶合片，所述双凹负透镜B1与双凸正透镜B2构成后组胶合片。
在本实施例中，所述前组A的光焦度为负，后组B的光焦度为正。
在本实施例中，所述弯月形透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜A4采用的材料为火石玻璃；双凸正透镜A5采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜A6采用的材料为火石玻璃；所述双凹负透镜B1采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜B2采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃；通过提高胶合片正片的阿贝数，提高胶合片折射率差可以实现良好的色差矫正并较少的引入其他像差，通过合理的折射率搭配能降低光线入射至镜片的角度，有利于控制面型，降低镜片加工难度。
在本实施例中，所述弯月形透镜A1到弯月形透镜A2之间的空气间隙为0.1mm，弯月形透镜A2到弯月形透镜A3的空气间隙为3.5mm，弯月形透镜A3到双凹负透镜A4的空气间隙为3.4mm，双凸正透镜A5到双凸正透镜A6的空气间隙为2.1mm，双凸正透镜B6到光阑C的空气间隙为9.1mm，光阑C到双凹负透镜B1的空气间隙为3.2mm，双凸正透镜B2到双凸正透镜B3的空气间隙为0.1mm，双凸正透镜B3到双凸正透镜B4的空气间隙为0.5mm。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隙为12.3mm。
在本实施例中，所述双凸正透镜B4后侧还设有一滤光片。
在本实施例中，该机器视觉光学系统具有如下特征：
设定光学系统的焦距为f，弯月形透镜A1、弯月形透镜A2、弯月形透镜A3、双凹负透镜A4、双凸正透镜A5、双凸正透镜A6，双凹负透镜B1、双凸正透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10；其中与焦距f满足以下比例：9< f1/f<10；-3< f2/f <-2.5；-2.9< f3/f <-2.4；-3< f4/f <-2.4；2.3< f5/f <2.9； 2.7< f6/f <3.6；-1.2< f7/f <-0.7；1.3< f8/f <1.7；2.9< f9/f <3.3；3.0< f10/f <3.6；所述f9和f10必须满足：0.7<f9/f10<1.1。
该机器视觉光学系统焦距f=6mm；最近工作距30mm；对应芯片尺寸为1/1.8 "时分辨率达到600万，TV畸变≤-0.5%；光阑C对应的F数为2.8至16；光路总长∑≤56.9mm，光学后截距L’≥11.1mm。
综上所述，本发明提供的一种高分辨率机器视觉光学系统，其工作物距范围宽，在不同温度不同物距下仍可保持高分辨率成像，保证了检测时的稳定性；该方案畸变低，能有效减少图像的失真程度，有效提高检测精度。
在本实施例中，各镜片的参数如下表所示：
在本实施例中，由图2可以看出该机器视觉光学系统在无穷远物距时MTF值整体集中在0.5左右。
在本实施例中，由图3可以看出该光学系统在物距为30mm时仍能保持高分辨率成像。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (7)

1.一种高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、光阑C、后组B、平板玻璃，所述前组A包括光焦度为正的弯月形透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、双凹负透镜A4、双凸正透镜A5、双凸正透镜A6，所述后组B包括双凹负透镜B1、双凸正透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4。
2.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述双凹负透镜A4与双凸正透镜A5构成前组胶合片，所述双凹负透镜B1与双凸正透镜B2构成后组胶合片。
3.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述前组A的光焦度为负，后组B的光焦度为正。
4.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述弯月形透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜A4采用的材料为火石玻璃；双凸正透镜A5采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜A6采用的材料为火石玻璃；所述双凹负透镜B1采用的材料为火石玻璃；所述双凸正透镜B2采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃；所述双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
5.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述弯月形透镜A1到弯月形透镜A2之间的空气间隙为0.1mm，弯月形透镜A2到弯月形透镜A3的空气间隙为3.5mm，弯月形透镜A3到双凹负透镜A4的空气间隙为3.4mm，双凸正透镜A5到双凸正透镜A6的空气间隙为2.1mm，双凸正透镜B6到光阑C的空气间隙为9.1mm，光阑C到双凹负透镜B1的空气间隙为3.2mm，双凸正透镜B2到双凸正透镜B3的空气间隙为0.1mm，双凸正透镜B3到双凸正透镜B4的空气间隙为0.5mm。
6.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隙为12.3mm。
7.根据权利要求1所述的高分辨率机器视觉光学系统，其特征在于：所述双凸正透镜B4后侧还设有一滤光片。
CN201810714854.4A 2018-06-29 2018-06-29 一种高分辨率机器视觉光学系统 Active CN108845418B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810714854.4A CN108845418B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高分辨率机器视觉光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810714854.4A CN108845418B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高分辨率机器视觉光学系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108845418A true CN108845418A (zh) 2018-11-20
CN108845418B CN108845418B (zh) 2020-08-18

Family

ID=64201339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810714854.4A Active CN108845418B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高分辨率机器视觉光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108845418B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109375354A (zh) * 2018-11-21 2019-02-22 福建福光股份有限公司 1/1.8英寸大靶面6mm焦距的高清低畸变工业用镜头及工作方法
CN110441892A (zh) * 2019-08-02 2019-11-12 佛山科学技术学院 一种低畸变小型化高分辨率鱼眼镜头光学系统
CN115268020A (zh) * 2022-07-18 2022-11-01 福建福光股份有限公司 一种大光圈高清无热化交通镜头及其成像方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101046548A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 佳能株式会社 变焦透镜和具有该变焦透镜的图像拾取设备
CN102625920A (zh) * 2009-04-27 2012-08-01 Fm-资产控股有限公司 有高光瞳放大率的无焦伽利略附件透镜
CN202886719U (zh) * 2012-06-11 2013-04-17 苏州莱能士光电科技有限公司 日夜两用大视场低畸变高分辨率镜头

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101046548A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 佳能株式会社 变焦透镜和具有该变焦透镜的图像拾取设备
CN102625920A (zh) * 2009-04-27 2012-08-01 Fm-资产控股有限公司 有高光瞳放大率的无焦伽利略附件透镜
CN202886719U (zh) * 2012-06-11 2013-04-17 苏州莱能士光电科技有限公司 日夜两用大视场低畸变高分辨率镜头

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109375354A (zh) * 2018-11-21 2019-02-22 福建福光股份有限公司 1/1.8英寸大靶面6mm焦距的高清低畸变工业用镜头及工作方法
CN110441892A (zh) * 2019-08-02 2019-11-12 佛山科学技术学院 一种低畸变小型化高分辨率鱼眼镜头光学系统
CN110441892B (zh) * 2019-08-02 2024-02-13 佛山科学技术学院 一种低畸变小型化高分辨率鱼眼镜头光学系统
CN115268020A (zh) * 2022-07-18 2022-11-01 福建福光股份有限公司 一种大光圈高清无热化交通镜头及其成像方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108845418B (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200041769A1 (en) Optical system
CN105372794B (zh) 光学成像系统
CN105425361B (zh) 光学成像系统
CN108318995B (zh) 一种透镜系统和镜头
CN107884916B (zh) 一种定焦双侧远心光学镜头
CN107065140B (zh) 一种智能车载高像素广角镜头
CN113341538B (zh) 一种适用于不同物距的高分辨率光学系统及fa镜头
CN209746254U (zh) 一种超短ttl日夜共焦镜头
CN108845418A (zh) 一种高分辨率机器视觉光学系统
CN104516096A (zh) 镜筒透镜单元
CN112526728A (zh) 一种定焦镜头
CN104570286A (zh) 一种微型鱼眼镜头及头戴显示设备
CN108845417B (zh) 一种消视差机器视觉光学系统
CN107589517B (zh) 成像镜头
CN101833160B (zh) 摄像光学透镜组
CN108646393A (zh) 长焦镜头
CN112269254A (zh) 成像镜头
KR20160051185A (ko) 촬상 광학계
CN108873266B (zh) 广角镜头
CN114114615B (zh) 一种适用于不同物距的高分辨率浮动调焦系统及镜头
CN108319005A (zh) 一种4mm非球面日夜两用超清4K光学系统
CN108802971B (zh) 一种低畸变机器视觉光学系统
CN108732717B (zh) 成像镜头
CN219552750U (zh) 一种定焦镜头
CN107861226A (zh) 一种大视场低畸变摄像镜头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant