CN108919467B

CN108919467B - 一种可进行多视角拍摄的镜头装置

Info

Publication number: CN108919467B
Application number: CN201811108243.1A
Authority: CN
Inventors: 陈建伟
Original assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Current assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN108919467A

Abstract

本发明公开了可进行多视角拍摄的镜头装置，包括反射装置和成像透镜组，成像透镜组包括沿物端至像端依次设置的第一透镜G1，第二透镜G2，第一胶合透镜组B1(由第三透镜G3和第四透镜G4胶合形成)，第二胶合透镜组B2(由第五透镜G5和第六透镜G6胶合形成)，第七透镜G7和第八透镜G8，它们的焦距分别为f1、f2、fB1、fB2、f7、f8，成像透镜组的焦距为f，它们分别满足关系式：1.5<|f1/f|<2.5，1.0<|f2/f|<2.0，15<|fB1/fB2|<17，1.0<|f7/f|<2.0，1.8<|f8/f|<2.8，本申请能多视角一次拍摄物体的侧表面图像，减小拍摄空间。

Description

一种可进行多视角拍摄的镜头装置

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种可进行多视角拍摄的镜头装置。

背景技术

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，指通过图像摄取装置将被摄取目标的像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号传送给专用的图像处理系统，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。

近年来，随着微电子工业的迅猛发展，高分辨率，高处理速度的机器视觉系统不断诞生，这对其核心部件光学镜头提出了新的要求。常规的机器视觉镜头一次只能拍摄物体的一个侧面，要想获取物体完整的表面信息，需要在物体周围和上方放置多台相机进行拍摄。为了减小拍摄空间和降低拍摄成本，亟待一种可从多个视角拍摄物体的机器视觉镜头。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种可进行多视角拍摄的镜头装置，该系统能实现从八个不同视角、以45°角一次拍摄物体的侧表面的图像，极大地减小拍摄空间和降低拍摄成本。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种可进行多视角拍摄的镜头装置，包括反射装置和成像透镜组，所述成像透镜组包括沿物端至像端依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第一透镜G1，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜G2，具有正光焦度、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，具有负光焦度、双凹结构的第五透镜G5，具有正光焦度、双凸结构的第六透镜G6，具有正光焦度、双凸结构的第七透镜G7以及具有正光焦度、双凸结构的第八透镜G8；所述第三透镜G3与所述第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组B1，所述第五透镜G5与所述第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组B2；所述成像透镜组的焦距为f，所述第一透镜G1的焦距为f1，所述第二透镜G2的焦距为f2，所述第一胶合透镜组B1的焦距为fB1，所述第二胶合透镜组B2的焦距为fB2，所述第七透镜G7的焦距为f7，所述第八透镜G8的焦距为f8，它们分别满足关系式：1.5<|f1/f|<2.5，1.0<|f2/f|<2.0，15<|fB1/fB2|<17，1.0<|f7/f|<2.0，1.8<|f8/f|<2.8。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其折射率满足关系式：1.75<n3<1.85；其阿贝数满足关系式：35<v3<45。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其折射率满足关系式：1.45<n4<1.55；其阿贝数满足关系式：65<v4<75。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其折射率满足关系式：1.80<n5<1.90；其阿贝数满足关系式：20<v5<30。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其折射率满足关系式：1.68<n6<1.78；其阿贝数满足关系式：50<v6<60。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述反射装置包括与所述成像透镜组同轴的反射台和平行于光轴的平面反射镜，所述反射台为正八棱台结构，所述反射台设置于所述物端与所述成像透镜组之间；所述平面反射镜为方形结构，所述平面反射镜数量为八个，八个所述平面反射镜分别对应于所述反射台的八个侧面。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述平面反射镜的沿光轴方向的宽度为L，所述反射台侧面梯形的上底边长度和下底边长度分别为L1，L2，它们满足关系式：L1<L<L2。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述光阑的孔径为圆孔，所述光阑的光圈在F4～F16范围内可调。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，所述反射台侧面与光轴形成夹角α，所述夹角α的范围为10°～80°。

作为本发明所述的可进行多视角拍摄的镜头装置的改进，物体光线以45°射向所述平面反射镜，所述平面反射镜反射光线，光线再经所述反射台的侧面反射与光轴形成夹角β，所述夹角α与所述夹角β满足：α＝(45°+β)/2。

本发明的有益效果在于：本发明无需在物体周围或者上方放置多台相机，只需要一台相机就可以完整拍摄物体表面，以45°角从侧面拍摄可同时拍摄物体外壁和顶部，而且对于带孔物体，也可以对其孔内表面进行拍摄，镜头的成像透镜组拥有良好的成像能力，可以很好的记录物体细节特征。

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之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图3为本发明中成像透镜组的光路图；

图4为本发明中成像透镜组的MTF图；

其中，0-物体；1-反射装置；11-反射台；12-平面反射镜；2-成像透镜组；3-光阑。

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1～4所示，一种可进行多视角拍摄的镜头装置，包括反射装置1和成像透镜组2，成像透镜组2包括沿物端至像端依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第一透镜G1，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜G2，具有正光焦度、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，具有负光焦度、双凹结构的第五透镜G5，具有正光焦度、双凸结构的第六透镜G6，具有正光焦度、双凸结构的第七透镜G7以及具有正光焦度、双凸结构的第八透镜G8；第三透镜G3与第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组B1，第五透镜G5与第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组B2；成像透镜组的焦距为f，第一透镜G1的焦距为f1，第二透镜G2的焦距为f2，第一胶合透镜组B1的焦距为fB1，第二胶合透镜组B2的焦距为fB2，第七透镜G7的焦距为f7，第八透镜G8的焦距为f8，它们分别满足关系式：1.5<|f1/f|<2.5，1.0<|f2/f|<2.0，15<|fB1/fB2|<17，1.0<|f7/f|<2.0，1.8<|f8/f|<2.8。

优选的，第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其折射率满足关系式：1.75<n3<1.85；其阿贝数满足关系式：35<v3<45。

优选的，第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其折射率满足关系式：1.45<n4<1.55；其阿贝数满足关系式：65<v4<75。

优选的，第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其折射率满足关系式：1.80<n5<1.90；其阿贝数满足关系式：20<v5<30。

优选的，第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其折射率满足关系式：1.68<n6<1.78；其阿贝数满足关系式：50<v6<60。

优选的，反射装置1包括与成像透镜组2同轴的反射台11和平行于光轴的平面反射镜12，反射台11为正八棱台结构，反射台11设置于物端与成像透镜组2之间；平面反射镜12为方形结构，平面反射镜12数量为八个，八个平面反射镜12分别对应于反射台11的八个侧面。

优选的，平面反射镜12的沿光轴方向的宽度为L，反射台11侧面梯形的上底边长度和下底边长度分别为L1，L2，它们满足关系式：L1<L<L2，其中，平面反射镜沿光轴方向的长度为35mm，宽度L为25.5mm；八棱台侧面梯形上底长L1为10mm，下底长L2为37.5mm。

优选的，还包括光阑3，光阑3位于第四透镜G4和第五透镜G5之间，光阑3的孔径为圆孔，光阑3的光圈在F4～F16范围内可调，该镜头装置的工作距离d范围为0～30mm，当物距发生变化时，像面保持不变，第一透镜G1到第八透镜G8整组作为调焦组前后移动。

优选的，反射台11侧面与光轴形成夹角α，夹角α的范围为10°～80°。

优选的，物体0光线以45°射向平面反射镜12，平面反射镜12反射光线，光线再经反射台11的侧面反射与光轴形成夹角β，夹角α与夹角β满足：α＝(45°+β)/2。

在本实例中，成像透镜组(2)的数据如下：

在本实例中，成像透镜组(2)的焦距f为12.5mm，光圈为F#＝4，第一透镜G1的焦距f1为-26.744mm，第二透镜G2的焦距f2位19.700mm，第一胶合透镜组B1的焦距fB1为471mm，第二胶合透镜组B2的焦距fB2为-29.6mm，第七透镜G7的焦距f7为21.330mm，第八透镜G8的焦距f8为28.696mm。

图4所示为本实施例的MTF曲线图，全视场在150lp/mm的MTF值>0.3，实现本发明的高分辨成像。

本发明无需在物体0周围或者上方放置多台相机，只需要一台相机就可以完整拍摄物体表面，以45°角从侧面拍摄可同时拍摄物体外壁和顶部，而且对于带孔物体，也可以对其孔内表面进行拍摄，镜头的成像透镜组拥有良好的成像能力，可以很好的记录物体细节特征。

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

1.一种可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：包括反射装置(1)和成像透镜组(2)，所述成像透镜组(2)包括沿物端至像端依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第一透镜G1，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜G2，具有正光焦度、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，具有负光焦度、双凹结构的第五透镜G5，具有正光焦度、双凸结构的第六透镜G6，具有正光焦度、双凸结构的第七透镜G7以及具有正光焦度、双凸结构的第八透镜G8；所述第三透镜G3与所述第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组B1，所述第五透镜G5与所述第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组B2；所述成像透镜组的焦距为f，所述第一透镜G1的焦距为f1，所述第二透镜G2的焦距为f2，所述第一胶合透镜组B1的焦距为fB1，所述第二胶合透镜组B2的焦距为fB2，所述第七透镜G7的焦距为f7，所述第八透镜G8的焦距为f8，它们分别满足关系式：1.5<|f1/f|<2.5，1.0<|f2/f|<2.0，15<|fB1/fB2|<17，1.0<|f7/f|<2.0，1.8<|f8/f|<2.8；

其中，所述反射装置(1)包括与所述成像透镜组(2)同轴的反射台(11)和平行于光轴的平面反射镜(12)，所述反射台(11)为正八棱台结构，所述平面反射镜(12)数量为八个，八个所述平面反射镜(12)分别对应于所述反射台(11)的八个侧面，所述反射台(11)侧面与光轴形成夹角α，物体(0)光线以45°射向所述平面反射镜(12)，所述平面反射镜(12)反射光线，光线再经所述反射台(11)的侧面反射与光轴形成夹角β，所述夹角α与所述夹角β满足：α＝(45°+β)/2。

2.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其折射率满足关系式：1.75<n3<1.85；其阿贝数满足关系式：35<v3<45。

3.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其折射率满足关系式：1.45<n4<1.55；其阿贝数满足关系式：65<v4<75。

4.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其折射率满足关系式：1.80<n5<1.90；其阿贝数满足关系式：20<v5<30。

5.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其折射率满足关系式：1.68<n6<1.78；其阿贝数满足关系式：50<v6<60。

6.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述反射台(11)设置于所述物端与所述成像透镜组(2)之间；所述平面反射镜(12)为方形结构。

7.根据权利要求6所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述平面反射镜(12)的沿光轴方向的宽度为L，所述反射台(11)侧面梯形的上底边长度和下底边长度分别为L1，L2，它们满足关系式：L1<L<L2。

8.根据权利要求1所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：还包括光阑(3)，所述光阑(3)位于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述光阑(3)的孔径为圆孔，所述光阑(3)的光圈在F4～F16范围内可调。

9.根据权利要求6所述的可进行多视角拍摄的镜头装置，其特征在于：所述夹角α的范围为10°～80°。