CN109001890A - 一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了宽工作距离高分辨率视觉镜头,包括由物端到像面依次设置的调焦组GA和固定组GB,调焦组GA包括第一透镜G1、第二透镜G2、第一胶合透镜组U1、第二胶合透镜组U2和第七透镜G7;光学系统、调焦组GA和固定组GB的焦距分别为f、fGA、fGB,第一透镜G1、第二透镜G2和第一胶合透镜U1的组合焦距为f(G1‑G4),第二胶合透镜U2和第七透镜G7的组合焦距为f(G5‑G7),它们分别满足关系式:1<fGA/f<1.4,3<fGB/f<4;2<f(G1‑G4)/f<2.6;0.6<f(G5‑G7)/f<1,本申请具有高分辨率、低畸变的特点,还可支持0.1m到无穷远的工作距离。

Description

一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头
技术领域
本发明属于机器视觉技术领域,具体涉及一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头。
背景技术
机器视觉系统的作用在于使用机器对目标件进行测量、判断和检测缺陷等,来减小或者是消除人为操作时的误判,提高测量精度和稳定性。其核心原理是通过机器视觉镜头将光信号收集给相机,再由相机将光信号转化为电信号给图像处理系统,根据所采集的图像信息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。
一方面,在工业自动化的大背景下,机器视觉需求与日俱增,特别是在电子制造、食品包装和质量保证等众多行业中,对机器视觉镜头的分辨精度、适用工作范围、光学畸变等要求越来越高;另一方面,随着芯片技术不断的进步,像元尺寸越来越小,这就要求与之匹配的镜头分辨率要进一步提高。然而国内现有的定焦机器视觉镜头普遍存在分辨精度不够高,与小像元的成像芯片匹配时无法充分发挥出相机的性能,因此对于高分辨率机器视觉镜头的研发更为迫切。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供的一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,该镜头焦距为25mm,可支持0.1m到无穷远的工作距离,此外,还具有高分辨和低畸变的优点。
为实现上述的目的,本发明采用以下技术方案:
一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统,所述光学系统包括由物端到像面依次设置的调焦组GA和固定组GB,所述调焦组GA包括由物端到像面依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7,所述固定组GB包括第八透镜,所述第三透镜G3和所述第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组U1,所述第五透镜G5和所述第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组U2;所述光学系统的焦距为f,所述调焦组GA的焦距为fGA,所述固定组的焦距为fGB,所述第一透镜G1、所述第二透镜G2和所述第一胶合透镜U1的组合焦距为f(G1-G4),所述第二胶合透镜U2和所述第七透镜G7的组合焦距为f(G5-G7),它们分别满足关系式:1<fGA/f<1.4,3<fGB/f<4;2.0<f(G1-G4)/f<2.6;0.6<f(G5-G7)/f<1.0。
作为本发明所述宽工作距离高分辨率机器视觉镜头的改进,所述第一透镜G1、所述第二透镜G2、所述第三透镜G3、所述第四透镜G4、所述第五透镜G5、所述第六透镜G6、所述第七透镜G7和所述第八透镜G8均为球面镜。
作为本发明所述宽工作距离高分辨率机器视觉镜头的改进,所述第一透镜G1的前表面顶点到感光元件的距离TTL与光学系统的焦距f,满足关系式|TTL/f|>2.2。
作为本发明所述宽工作距离高分辨率机器视觉镜头的改进,所述光学系统的光学后截距BFL与光学系统的焦距f,满足关系式|BFL/f|<0.56。
作为本发明所述宽工作距离高分辨率机器视觉镜头的改进,所述光学系统的半像高y’与光学系统的焦距f,满足关系式|y’/f|<0.2。
作为本发明所述宽工作距离高分辨率机器视觉镜头的改进,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。
本发明的有益效果在于:通过上述结构实现了一种具有高分辨率、低畸变等特点,可支持工作距离0.1m到无穷远清晰对焦,焦距为25mm的机器视觉镜头,最大成像面为φ9mm,其分辨率可达230lp/mm,即对应的最大成像芯片1/1.8”时,其像素可达到8百万像素。
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为本发明中光学系统的MTF图;
图4为本发明中光学系统的畸变曲线图;
其中,0-光学系统;1-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,一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统0,光学系统0包括由物端到像面依次设置的调焦组GA和固定组GB,调焦组GA包括由物端到像面依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7,固定组GB包括第八透镜,第三透镜G3和第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组U1,第五透镜G5和第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组U2;光学系统0的焦距为f,调焦组GA的焦距为fGA,固定组的焦距为fGB,第一透镜G1、第二透镜G2和第一胶合透镜U1的组合焦距为f(G1-G4),第二胶合透镜U2和第七透镜G7的组合焦距为f(G5-G7),它们分别满足关系式:1<fGA/f<1.4,3<fGB/f<4;2.0<f(G1-G4)/f<2.6;0.6<f(G5-G7)/f<1.0。
优选的,第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6、第七透镜G7和第八透镜G8均为球面镜。
优选的,第一透镜G1的前表面顶点到感光元件的距离TTL与光学系统的焦距f,满足关系式|TTL/f|>2.2。
优选的,光学系统0的光学后截距BFL与光学系统0的焦距f,满足关系式|BFL/f|<0.56。
优选的,光学系统0的半像高y’与光学系统的焦距f,满足关系式|y’/f|<0.2。
优选的,还包括光阑1,光阑1位于第四透镜G4和第五透镜G5之间。
在本实施例中,光学系统数据如下:
表面 半径(mm) 厚度(mm) 折射率
G1前表面 32.0 1.2 1.92
G1后表面 18.5 10.4
G2前表面 23.0 3.1 1.85
G2后表面 -297.0 5.0
U1前表面 15.0 5.4 1.76
U1胶合面 -23.0 1.5 1.78
U1后表面 9.0 4.0
光阑 3.9
U2前表面 -8.0 1.2 1.73
U2胶合面 32.5 2.7 1.70
U3后表面 -11.5 0.1
G7前表面 80.5 1.9 2.00
G7后表面 -29.0 2.8(可调)
G8前表面 65.0 1.4 1.76
G8后表面 无穷大 13.3
像面
在本实例中,光学系统的焦距f为25mm,调焦组焦距fGA=-29mm,固定组焦距fGB=85mm,第一透镜、第二透镜和第一胶合透镜的组合焦距f(G1-G4)=57mm,第二胶合透镜、第七透镜的组合焦距f(G5-G7)=20.5mm,第一透镜G1的前表面顶点到感光元件的距离TTL=58.8mm(工作距离为0.5m时),光学后截距BFL=13.3mm,半像高y’=4.5mm,各个关系式:fGA/f=1.16;fGB/f=3.4;f(G1-G4)/f=2.28;f(G5-G7)/f=0.82;TTL/f=2.35;BFL/f=0.53;y’/f=0.18均满足关系式:1<fGA/f<1.4;3<fGB/f<4,2.0<f(G1-G4)/f<2.6;0.6<f(G5-G7)/f<1.0。
图3所示为本实施例在工作距离0.5m时的MTF曲线图,全视场在230lp/mm的MTF值>0.3,理论分辨精度可达2.2微米,实现光学系统的高分辨成像。
图4为本实施例在工作距离0.5m时的波长541nm光学畸变曲线图,全视场畸变<0.12%。
通过上述结构实现了一种具有高分辨率、低畸变等特点,可支持工作距离0.1m到无穷远清晰对焦,焦距为25mm的机器视觉镜头,最大成像面为φ9mm,其分辨率可达230lp/mm,即对应的最大成像芯片1/1.8”时,其像素可达到8百万像素。
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 (6)

1.一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,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(0),所述光学系统(0)包括由物端到像面依次设置的调焦组GA和固定组GB,所述调焦组GA包括由物端到像面依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7,所述固定组GB包括第八透镜,所述第三透镜G3和所述第四透镜G4胶合形成第一胶合透镜组U1,所述第五透镜G5和所述第六透镜G6胶合形成第二胶合透镜组U2;所述光学系统(0)的焦距为f,所述调焦组GA的焦距为fGA,所述固定组的焦距为fGB,所述第一透镜G1、所述第二透镜G2和所述第一胶合透镜U1的组合焦距为f(G1-G4),所述第二胶合透镜U2和所述第七透镜G7的组合焦距为f(G5-G7),它们分别满足关系式:1<fGA/f<1.4,3<fGB/f<4;2.0<f(G1-G4)/f<2.6;0.6<f(G5-G7)/f<1.0。
2.根据权利要求1所述的宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,其特征在于:所述第一透镜G1、所述第二透镜G2、所述第三透镜G3、所述第四透镜G4、所述第五透镜G5、所述第六透镜G6、所述第七透镜G7和所述第八透镜G8均为球面镜。
3.根据权利要求1所述的宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,其特征在于:所述第一透镜G1的前表面顶点到感光元件的距离TTL与光学系统的焦距f,满足关系式|TTL/f|>2.2。
4.根据权利要求1所述的宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,其特征在于:所述光学系统(0)的光学后截距BFL与光学系统(0)的焦距f,满足关系式|BFL/f|<0.56。
5.根据权利要求1所述的宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,其特征在于:所述光学系统(0)的半像高y’与光学系统的焦距f,满足关系式|y’/f|<0.2。
6.根据权利要求1所述的宽工作距离高分辨率机器视觉镜头,其特征在于:还包括光阑(1),所述光阑(1)位于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683282A (zh) * 2019-01-17 2019-04-26 广东奥普特科技股份有限公司 一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统
CN113820828A (zh) * 2021-10-09 2021-12-21 广东奥普特科技股份有限公司 一种高分辨定焦镜头

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030072088A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-17 Nikon Corporation Zoom lens system
US20120162787A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Tamron Co., Ltd. Fixed focus lens
CN206248907U (zh) * 2016-11-18 2017-06-13 舜宇光学(中山)有限公司 低畸变近摄距无热化机器视觉镜头
CN107153263A (zh) * 2017-06-30 2017-09-12 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 一种高分辨率大靶面机器视觉镜头
CN107688225A (zh) * 2017-11-01 2018-02-13 广东奥普特科技股份有限公司 6mm定焦机器视觉镜头
CN107957617A (zh) * 2017-12-14 2018-04-24 广东奥普特科技股份有限公司 8mm定焦机器视觉镜头
CN107976789A (zh) * 2017-12-27 2018-05-01 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 一种大视场角机器视觉镜头
CN207586521U (zh) * 2017-10-31 2018-07-06 舜宇光学(中山)有限公司 视觉镜头
CN208872933U (zh) * 2018-09-06 2019-05-17 广东奥普特科技股份有限公司 一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030072088A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-17 Nikon Corporation Zoom lens system
US20120162787A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Tamron Co., Ltd. Fixed focus lens
CN206248907U (zh) * 2016-11-18 2017-06-13 舜宇光学(中山)有限公司 低畸变近摄距无热化机器视觉镜头
CN107153263A (zh) * 2017-06-30 2017-09-12 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 一种高分辨率大靶面机器视觉镜头
CN207586521U (zh) * 2017-10-31 2018-07-06 舜宇光学(中山)有限公司 视觉镜头
CN107688225A (zh) * 2017-11-01 2018-02-13 广东奥普特科技股份有限公司 6mm定焦机器视觉镜头
CN107957617A (zh) * 2017-12-14 2018-04-24 广东奥普特科技股份有限公司 8mm定焦机器视觉镜头
CN107976789A (zh) * 2017-12-27 2018-05-01 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 一种大视场角机器视觉镜头
CN208872933U (zh) * 2018-09-06 2019-05-17 广东奥普特科技股份有限公司 一种宽工作距离高分辨率机器视觉镜头

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683282A (zh) * 2019-01-17 2019-04-26 广东奥普特科技股份有限公司 一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统
CN109683282B (zh) * 2019-01-17 2021-02-26 广东奥普特科技股份有限公司 一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统
CN113820828A (zh) * 2021-10-09 2021-12-21 广东奥普特科技股份有限公司 一种高分辨定焦镜头

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