CN112099204B - 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统 - Google Patents

透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112099204B
CN112099204B CN202011275485.7A CN202011275485A CN112099204B CN 112099204 B CN112099204 B CN 112099204B CN 202011275485 A CN202011275485 A CN 202011275485A CN 112099204 B CN112099204 B CN 112099204B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens element
lens assembly
image
assembly
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.)
Active
Application number
CN202011275485.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112099204A (zh
Inventor
崔凯翔
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.)
Beijing Leader Intelligent Equipment Co ltd
Original Assignee
Beijing Leader Intelligent Equipment 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 Beijing Leader Intelligent Equipment Co ltd filed Critical Beijing Leader Intelligent Equipment Co ltd
Priority to CN202011275485.7A priority Critical patent/CN112099204B/zh
Publication of CN112099204A publication Critical patent/CN112099204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112099204B publication Critical patent/CN112099204B/zh
Priority to PCT/CN2021/118312 priority patent/WO2022100271A1/zh
Priority to EP21890799.6A priority patent/EP4246201A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/02—Measures preceding sorting, e.g. arranging articles in a stream orientating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3422—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour using video scanning devices, e.g. TV-cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/361—Processing or control devices therefor, e.g. escort memory
    • B07C5/362—Separating or distributor mechanisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/02—Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe

Abstract

本申请提供一种透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统，该镜头组件应用于镜头，包括：多个共光轴设置的透镜元件；透镜组件的入瞳位置及前焦点均位于透镜组件外，且位于透镜组件的物方；透镜组件的物方主点较前焦点远离透镜组件；透镜组件对应的侧周成像展开角满足：α=arctan|H/2f|，其中，α表示侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示透镜组件对应的满视野像高，f表示透镜组件的焦距，且f<0。由此，使得包含该透镜组件的单个成像设备能够同时对工件与成像设备的正对面及工件的侧周面进行成像，并具有较佳的成像品质。

Description

透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统
技术领域
本申请涉及光学成像领域，具体而言，涉及一种透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统。
背景技术
在对工件的外观缺陷进行检测时，需要获取工件的侧周图像。现有技术中，为了采集完整的工件侧周图像，通常采用多个相机分别从不同角度进行拍摄，或者通过单个相机分多次从不同角度进行拍摄，然后再对所采集到的多个图像进行图像融合。然而，这样的方式，图像采集过程较为复杂，耗时较长，且最终的图像质量的影响因素较多（例如，相机的成像品质，图像融合水平等），因此，不利于工件检测。
另外，对于具有金属表面的零件成像一直面临一个问题，即表面上非金属成分的污渍往往不能成像或成像后图像对比度很差，不能作为进一步零件分选的图像依据。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统，用以简化采集工件侧周图像的过程，提升图像采集效率，并改善所采集的图像质量，以及改善现有技术中在对具有金属表面的零件进行侧周成像时，无法对表面的非金属成分的污渍进行成像或所成像对比度较差的问题。
本申请提供一种透镜组件，应用于镜头，所述透镜组件包括：多个透镜元件，所述多个透镜元件共光轴设置；所述透镜组件的入瞳位置及前焦点均位于所述透镜组件外，且位于所述透镜组件的物方；所述透镜组件的物方主点较所述前焦点远离所述透镜组件；所述透镜组件对应的侧周成像展开角满足：α=arctan |H/2f|，其中，α表示所述侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示所述透镜组件对应的满视野像高，f表示所述透镜组件的焦距，且f<0。
本申请中，通过使包括多个共光轴设置的透镜元件的透镜组件的入瞳位置及前焦点均位于透镜组件外，且位于透镜组件的物方，并使透镜组件的物方主点较前焦点远离透镜组件，使得包含该透镜组件的单个成像设备能够同时对工件与成像设备的正对面及工件的侧周面进行成像；通过使透镜组件对应的侧周成像展开角满足：α=arctan |H/2f|，其中，α表示侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示透镜组件对应的满视野像高，f表示透镜组件的焦距，且f<0，能够使得包含该透镜组件的单个成像设备适用于具有金属表面的零件的侧周成像，尤其是对金属表面的非金属污渍或缺陷的成像具有较佳的成像品质。
一实施例中，所述透镜组件的焦距的范围为-18mm<f<-2mm。
一实施例中，所述透镜组件的焦距的范围为-11mm<f<-3mm。
一实施例中，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于1mm。
一实施例中，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为1°。
一实施例中，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于0.5mm。
本申请中，通过尽量缩小透镜组件的前焦点与入瞳位置之间的距离，使得进一步控制了成像光路中主光线相对于光轴的角度，从而对于金属表面，尤其是具有非金属污渍的金属表面具有更优的成像效果。
一实施例中，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为0.3°。
一实施例中，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于1mm。
一实施例中，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为1°。
一实施例中，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于0.5mm。
一实施例中，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为0.3°。
一实施例中，所述多个透镜元件包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的前透镜组及后透镜组，所述前透镜组及所述后透镜组均具有正光焦度，所述前透镜组的后焦点与所述后透镜组的前焦点之间的距离△满足，1.5f1<△<2.5f1，其中f1表示所述前透镜组的焦距。
一实施例中，所述前透镜组包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第一透镜元件，第二透镜元件，第三透镜元件及第四透镜元件；所述第一透镜元件具有正光焦度且所述第一透镜元件的像侧表面为凸面，所述第二透镜元件，所述第三透镜元件及所述第四透镜元件三者之一具有第一属性，三者中的另外两者分别具有第二属性及第三属性，所述第一属性包括具有负光焦度，所述第二属性包括具有正光焦度且物侧表面为凸面，所述第三属性包括具有正光焦度且为双凸透镜。
本申请中，通过对前透镜组做这样的设置，可以在一定程度上提升包括本申请所提供的透镜组件的成像设备的成像品质。
一实施例中，所述第一透镜元件的阿贝数大于70，所述第二属性及所述第三属性还分别包括阿贝数大于70，第一属性还包括折射率大于1.8。
一实施例中，所述后透镜组包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第五透镜元件，第六透镜元件，第七透镜元件，第八透镜元件，第九透镜元件及第十透镜元件；所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，第七透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且所述第八透镜元件具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件的像侧表面为凸面且所述第十透镜元件具有负光焦度；或者，所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件的像侧表面为凸面且所述第六透镜元件具有正光焦度，所述第七透镜元件为弯月透镜且具有正光焦度，所述第八透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度；或者，所述第五透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第六透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第七透镜元件的像侧表面为凹面且所述第七透镜元件具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度。
本申请中，通过对后透镜组作这样的设置，可以进一步提升包括本申请所提供的透镜组件的成像设备的成像品质。
一实施例中，所述多个透镜元件包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第一透镜元件，第二透镜元件，第三透镜元件及第四透镜元件；所述第一透镜元件具有正光焦度且所述第一透镜元件的像侧表面为凸面，所述第二透镜元件，所述第三透镜元件及所述第四透镜元件三者之一具有第一属性，三者中的另外两者分别具有第二属性及第三属性，所述第一属性包括具有负光焦度，所述第二属性包括具有正光焦度且物侧表面为凸面，所述第三属性包括具有正光焦度且为双凸透镜。
一实施例中，所述第一透镜元件的阿贝数大于70，所述第二属性及第三属性还分别包括阿贝数大于70，第一属性还包括折射率大于1.8。
一实施例中，所述多个透镜元件还包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第五透镜元件，第六透镜元件，第七透镜元件，第八透镜元件，第九透镜元件及第十透镜元件，所述第一透镜元件至所述第十透镜元件自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方顺序设置；所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，第七透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且所述第八透镜元件具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件的像侧表面为凸面且所述第十透镜元件具有负光焦度；或者，所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件的像侧表面为凸面且所述第六透镜元件具有正光焦度，所述第七透镜元件为弯月透镜且具有正光焦度，所述第八透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度；或者，所述第五透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第六透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第七透镜元件的像侧表面为凹面且所述第七透镜元件具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度。
一实施例中，所述透镜元件为球面透镜。
本申请还提供一种成像设备，包括上述透镜组件及设置在所述透镜组件像方的感光元件，所述感光元件配置为捕捉被投射到所述感光元件的表面上的光。
一实施例中，所述成像设备还包括调节机构，所述调节机构位于所述感光元件与所述透镜组件之间，用于调节所述感光元件的感光面与所述透镜组件的光轴之间的夹角。
本申请中，得益于上述透镜组件的性质以及感光元件的感光面与透镜组件之间的光轴之间倾斜设置，可对待测表面（例如，工件面向透镜组件的表面）没有垂直透镜组件的光轴或待测侧周表面（例如，工件的侧周表面）没有平行透镜组件的光轴的情况实现更好的像质和更大的景深，从而应对更为广泛的成像应用场景。
本申请还提供一种检测设备，包括上述成像设备及与所述成像设备信号连接的处理器，所述处理器用于基于所述成像设备所采集的包含被摄件影像的图像进行分析处理。
本申请还提供一种检测系统，包括：上料机构，物流机构，分拣机构及上述检测设备；所述上料机构用于将被测件传送至所述物流机构；所述物流机构用于带动所述被测件运动；所述成像设备与所述物流机构的台面相对设置，用于在所述物流机构带动所述被测件经过所述成像设备的取景范围时，采集包含所述被测件影像的图像，所述处理器用于基于所述图像生成分拣指令；所述分拣机构与所述处理器信号连接，用于基于所述分拣指令对所述被测件进行分拣。
本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的透镜组件的结构示意图。
图2为图1中后透镜组的放大图。
图3为图1所示的透镜组件在表5中组1所对应的工作距离及视野下的调制传递函数（MTF）与空间频率的关系图。
图4为图1所示的透镜组件在表5中组2所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图5为图1所示的透镜组件在表5中组3所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图6为图1所示的透镜组件在表5中组4所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图7为本申请另一实施例提供的后透镜组的结构示意图。
图8为图7中后透镜组的放大图。
图9为图7所示的透镜组件在表5中组1所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图10为图7所示的透镜组件在表5中组2所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图11为图7所示的透镜组件在表5中组3所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图12为图7所示的透镜组件在表5中组4所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图13为本申请又一实施例提供的透镜组件的结构示意图。
图14为图13中后透镜组的放大图。
图15为图13所示的透镜组件在表12中组1所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图16为图13所示的透镜组件在表12中组2所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图17为图13所示的透镜组件在表12中组3所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图18为图13所示的透镜组件在表12中组4所对应的工作距离及视野下的调制传递函数与空间频率的关系图。
图19为本申请一实施例提供的通过调节机构对感光元件与透镜组件的光轴进行调节的示意图。
图标：透镜组件-10,10a，10b；前透镜组-11,11a,11b；后透镜组-12,12a,12b；第一透镜元件-111,111a,111b；第二透镜元件-112,112a,112b；第三透镜元件-113,113a,113b；第四透镜元件-114,114a,114b；第五透镜元件-121,121a,121b；第六透镜元件-122,122a,122b；第七透镜元件-123,123a,123b；第八透镜元件-124,124a,124b；第九透镜元件-125,125a,125b；第十透镜元件-126,126a,126b；孔径光阑-13a,13b；成像设备-20；感光元件-21；调节机构-22；被测件-30。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
请参阅图1，本申请一实施例提供一种透镜组件10，应用于镜头。透镜组件10包括多个（至少两个）透镜元件。多个透镜元件共光轴设置。透镜元件可以是球面透镜或非球面透镜等。
透镜组件10的入瞳位置及前焦点均位于透镜组件10外，且位于透镜组件10的物方。需要说明的是，入瞳是限制入射光束的有效孔径，一般是孔径光阑对前方光学系统所成的像，也可以是根据透镜光学系统的有限孔径自然形成。相应地，入瞳位置一般是指孔径光阑相对前方光学系统所成的像（一阶像/高斯像）所在的位置。前焦点是指透镜组件10的物方焦点。本实施例中，入瞳位置与前焦点之间的距离小于1mm。优选地，入瞳位置与前焦点之间的距离小于0.5mm，甚至重合。通过尽量缩小透镜组件10的前焦点与入瞳位置之间的距离，使得进一步规范成像光路中主光线相对于光轴的角度，从而对于金属表面，尤其是具有非金属污渍的金属表面具有更优的成像效果。
需要说明的是，由于存在高阶像差，为使得本方案陈述的更为清晰，本申请实施例中所出现的入瞳位置、焦点位置、焦距等均是针对该透镜组件10的一阶特性（或称之为近轴特性）进行描述。
透镜组件10的物方主点较前焦点远离透镜组件10。需要说明的是，主点为主平面与光轴的交点。本实施例中，透镜组件10的物方主点为透镜组件10的物方主平面与透镜组件10的光轴的交点。
透镜组件10对应的侧周成像展开角为固定值，且满足：α=arctan |H/2f|。其中，α表示侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示透镜组件10对应的满视野像高，f表示透镜组件10的焦距，且f<0。本实施例中，所述f是指透镜组件10的有效焦距，也是像方焦距（后焦距），具体的，是指透镜组件10的像方焦点相对像方主点的距离，当像方焦点位于像方主点的物侧时所述f小于零，反之则所述f大于零。
本实施例中，通过使用透镜组件10可以实现将垂直于透镜组件10的光轴的表面和平行于透镜组件10的侧周表面同时成像于像平面。以圆柱形工件为例，通过使用透镜组件10可实现对工件的圆形上表面（即，正对透镜组件10的表面）和侧周柱面同时成像，其中，上表面成像为圆形，侧周柱面可成像为与该圆形同心的环形（此时，圆柱形工件的中轴线和透镜组件10的光轴共轴）。其中，侧周成像展开角决定着侧周成像质量，通过将侧周成像展开角限定在18°~25°之间（例如可以是18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°、25°），能够实现在对工件平行于光轴的侧周表面进行成像的基础上，提升成像品质，尤其提升对金属表面的非金属污渍或缺陷的成像的成像品质。
本申请的发明人经研究发现，位于工件侧周表面的非金属污渍对于不同角度入射光线呈现不同偏振特性，即，对于不同角度入射光线，工件的金属表面与非金属污渍表面呈现出不同的光线吸收率，且差别明显。例如，非金属污渍表面对于垂直入射光线的吸收率高，而工件的金属表面对于垂直入射光线的吸收率较低且反射率高，由此，能够实现工件金属表面上的非金属污渍的有效成像。与之对比的，当非金属污渍对于一定角度区间内的入射光线呈一定偏振特性且吸收率降低而反射率提高时，抑制了金属表面上非金属污渍的成像展现。
需要说明的是，透镜组件10对于一定工作距离（表征与透镜组件10的物镜之间的距离）的垂直于光轴的平面进行成像时具备一定视野（可视范围）。该视野一般为圆形，且具有半径R。通过透镜组件10对整个视野进行成像，所成像为半径为r的圆形。前述实施例中所提到的满视野像高H为半径为r的圆形的直径(即2r)。
可以理解，对于不同工作距离的平面，透镜组件10在对其进行成像时视野大小会有不同，但不同距离视野对应的满视野像高H相同或相差不大（例如不超过1mm），且对于不同的工作距离的满视野像高H均可用于前述侧周成像展开角公式。
透镜组件10的焦距的范围可以为-18mm<f<-2mm。相应地，成像设备中与透镜组件10配合使用的感光元件的靶面的尺寸范围为1/4~1.1英寸。本实施例中，透镜组件10的焦距例如可以是-15mm，-11mm，-7mm，-3mm，-1mm中的任一者或任意两者之间的一取值。优选地，透镜组件10的焦距的范围为-11mm<f<-3mm。由此，可以使得透镜组件10更好地与不同的感光元件的尺寸进行匹配，进而有利于提升用于表面检测或者金属表面检测的工件所成像的分辨率。
可以理解，常用的感光元件的靶面尺寸及对应的像高与透镜组件10的焦距之间的对应关系如下表所示。
感光元件的靶面尺寸（单位：英寸） 像高（单位：mm） 透镜组件的焦距（单位：mm）
1/2 4.8 -6
1/1.8 5.4 -6.75
2/3 6.6 -8.25
表1
本实施例中，主光线在透镜组件10的像平面处相互之间的最大角度差为1°。主光线是指物体发出的可到达孔径光阑的中心的光线（或物体发出的可通过入瞳中心或其反向延长线可通过入瞳中心的光线）。通过使主光线在透镜组件10的像平面处相互之间的最大角度差为1°，可以使得透镜组件10具备更好的焦深，进而可以在对具有一定厚度的工件进行侧周成像时，取得较佳的成像质量。优选地，主光线在透镜组件10的像平面处相互之间的最大角度差为0.3°。
本实施例中，多个透镜元件包括自透镜组件10的物方向透镜组件10的像方排列的前透镜组11及后透镜组12。前透镜组11及后透镜组12均具有正光焦度。可选地，前透镜组11的后焦点（即，前透镜组11的像方焦点）与后透镜组12的前焦点（即，后透镜组12的物方焦点）之间的距离△满足，1.5f1<△<2.5f1，其中f1表示前透镜组的焦距。
本实施例中，后透镜组12的焦距f2与前透镜组11的焦距f1之间的比值k满足如下关系：k=f2/f1，且0.08<k<0.15。可选地，前透镜组11的焦距范围为80~120mm，后透镜组12的焦距范围为8~16mm。示例性地，前透镜组11的焦距可以是80mm，90mm，100mm，110mm，120mm中的任一者或任两者之间的一取值；后透镜组12的焦距可以是8mm，10mm，12mm，14mm，16mm中的任一者或任两者之间的一取值。通过对后透镜组12及前透镜组11各自的焦距进行这样的配置，能够实现更佳的放大倍率，使得后透镜组12实现成本更低，同时进一步提升成像质量。
本实施例中，前透镜组11的平均有效通光孔径是后透镜组12的平均有效通光孔径的7倍～16倍。通过对前透镜组11及后透镜组12各自的平均有效通光孔径进行这样的配置，可以减少透镜组件10的渐晕，对于物体不同位置发出的光线都能无差别的进行成像，从而提升成像一致性，有利于用于缺陷检测的严苛的工业环境。
本实施例中，前透镜组11包括自透镜组件10的物方向透镜组件10的像方排列的第一透镜元件111，第二透镜元件112，第三透镜元件113及第四透镜元件114。其中，第一透镜元件111具有正光焦度且第一透镜元件111的像侧表面为凸面。第二透镜元件112，第三透镜元件113及第四透镜元件114三者之一具有第一属性，三者中的另外两者分别具有第二属性及第三属性。第一属性包括具有负光焦度。第二属性包括具有正光焦度且物侧表面为凸面。第三属性包括具有正光焦度且为双凸透镜。通过对前透镜组做这样的设置，可以在一定程度上提升包括透镜组件10的成像设备的成像品质。
可选地，第一透镜元件111的阿贝数（即，色散系数）大于70。
可选地，第二属性及第三属性还可以分别包括阿贝数大于70。第一属性还可以包括折射率大于1.8。
图1所示的实施例中，第二透镜元件112具有第三属性。第三透镜元件113具有第二属性。第四透镜元件114具有第一属性且为双凹透镜。
本申请实施例中，通过对前透镜组11所包括的透镜元件进行前述的设置，一方面，可以使得透镜组件10可以在高倍率（像比物）下具有较佳的像质，另一方面，破除了现有技术中非胶合透镜结构的高倍率镜头在成像时，无法解决由于色散原因导致物体所成像存在“紫边”问题的技术偏见，也即，本申请所提供的透镜组件10通过对前透镜组11所包括的透镜元件作前述的设置，即便采用非胶合透镜结构，也能够解决由于色散原因导致物体所成像存在“紫边”问题；并且，相较于胶合透镜结构，简化了透镜组件10的结构，降低了安装难度。
请一并参阅图1及图2，后透镜组12包括自透镜组件10的物方向透镜组件10的像方排列的第五透镜元件121，第六透镜元件122，第七透镜元件123，第八透镜元件124，第九透镜元件125及第十透镜元件126。
第五透镜元件121为双凹透镜且具有负光焦度。第六透镜元件122为双凸透镜且具有正光焦度。第七透镜元件123为双凹透镜且具有负光焦度。第八透镜元件124的像侧表面为凸面且第八透镜元件124具有正光焦度。第九透镜元件125为双凸透镜且具有正光焦度。第十透镜元件126的像侧表面为凸面且第十透镜元件126具有负光焦度。通过对后透镜组12作这样的设置，可以进一步提升包括透镜组件10的成像设备的成像品质。
本实施例中，透镜组件10中各透镜元件的结构参数如下表所示。
SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER
0 INFINITE 105.5 空气
1 625.70536 20.28634 玻璃 1.501 77.45
2 -85.06061 1 空气
3 169.82707 15.14829 玻璃 1.501 77.46
4 -252.62377 1.1195 空气
5 96.73819 14.22836 玻璃 1.501 77.46
6 -699.99725 5.10917 空气
7 -182.83545 14.84872 玻璃 1.9 29.02
8 273.00838 289.28831 空气
9 -14.16403 8.56406 玻璃 1.9 38.48
10 16.96304 2.29724 空气
11 33.91019 1.96922 玻璃 1.9 22.55
12 -17.645 5.84837 空气
13 -40.32761 1.77267 玻璃 1.9 22.55
14 31.66893 7.89439 空气
15 615.81065 3.86557 玻璃 1.50768 76.8
16 -16.09775 1 空气
17 27.73532 4.06777 玻璃 1.66782 61.16
18 -30.92936 1 空气
19 -26.99265 2.67304 玻璃 1.9 22.55
20 -84.49752 38.17873 空气
IMG INFINITE
表2
其中，SURF表示物体，或各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或成像面。具体地，SURF为0对应物体，SURF为1对应第一透镜元件111的物侧表面，SURF为2对应第一透镜元件111的像侧表面，SURF为3对应第二透镜元件112的物侧表面，SURF为4对应第一透镜元件112的像侧表面，以此类推，SURF为19对应第十透镜元件126的物侧表面，SURF为20对应第十透镜元件126的像侧表面，SURF为IMG对应成像面。RADIUS对应曲率半径，单位为mm。RADIUS为INFINITE表示曲率半径为无穷大。RADIUS为正表征圆心位于透镜组件10的像方；RADIUS为负表征圆心位于透镜组件10的物方。THICKNESS对应编号为0~20的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的距离。MEDIUM对应编号为0~20的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的介质。INDEX对应折射率。V-NUMBER对应色散系数（阿贝数）。
可以理解，上表中，MEDIUM列中的玻璃仅为示例，其他实施例中，也可以是树脂等。
本实施例中，透镜组件10中各透镜元件的物侧表面及像侧表面的有效通光孔径（半径）可以如下表所示。
SURF X or R-APER
1 51.121
2 51.348
3 51.3897
4 51.1878
5 46.223
6 45.8756
7 45.2771
8 41.744
9 2.2655
10 3.4544
11 4.6988
12 4.8737
13 5.438
14 5.738
15 8.8947
16 9.1447
17 9.5066
18 9.4089
19 8.9868
20 8.8573
21 2.3302
表3
其中，SURF表示各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或像平面。具体地，编号为1~20的SURF依次对应第一透镜元件111至第十透镜元件126各自的物侧表面及像侧表面。编号为21的SURF对应表2中的IMG，即，像平面。（X OR R-APER）对应有效通光孔径（这里指半径），单位为mm。
本实施例中，透镜组件10的光学参数可以如下表所示。
OPTICAL POWER(光焦度) -0.167687 EFFECTIVE FOCAL LENGTH（有效焦距） -5.963503 mm
FRONT FOCAL LENGTH(前焦距) 5.963503 mm REAR FOCAL LENGTH（后焦距） -5.963503 mm
FRONT FOCAL POINT(前焦点位置) -118.04366 mm REAR FOCAL POINT（后焦点位置） 40.998411 mm
FRONT PRINCIPAL POINT（前主点位置） -124.007163 mm REAR PRINCIPAL POINT（后主点位置） 46.961914 mm
PRINCIPAL POINT SEP.（主点间隔） 572.950088 mm
FRONT NODAL POINT（前节点位置） -124.007163 mm REAR NODAL POINT（后节点位置） 46.961914 mm
ENTRANCE PUPIL POINT（入瞳位置） -118.041819 mm EXIT PUPIL POINT（出瞳位置） -19275.31654 mm
ENT PUP SEMI-AP.（入瞳半径） -0.376255 mm EXT PUP SEMI-AP.（出瞳半径） 1218.721866 mm
OBJECT POINT（物点位置） -105.5 mm IMAGE POINT（像点位置） 38.163244 mm
OBJECT SEMI-AP.（物高） -5 mm GAUSS. IM. HT.（像高） 2.377099 mm
OBJECT MAGN.（像物放大率） -0.47542 PUPIL MAGN.（出瞳入瞳放大率） -3239.088555
OVERALL LENGTH（透镜组件总长） 401.981011 mm
表4
其中，前侧参数（即，前焦点位置，前主点位置，前节点位置）相对第一参考点测量，后侧参数（即，后焦点位置，后主点位置，后节点位置）相对第二参考点测量，第一参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的第一个折射面的交点，第二参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的最后一个折射面的交点，本实施例中，透镜组件的第一个折射面SURF编号为1，最后一个折射面SURF编号为20。规定自物方向像方为正，反之为负，即当测量点位于第一参考点（或第二参考点）物侧时对应距离为负，当测量点位于第一参考点（或第二参考点）像侧时对应距离为正。其中，前焦点位置表征前焦点相对第一参考点的距离；主点间隔表征物方主点与像方主点之间的绝对距离；入瞳位置表征入瞳位置相对第一参考点的距离；物点位置表征物点相对于第一参考点的距离；物高表征视野半径；透镜组件总长表征透镜组件的光轴与SURF编号1的表面的交点距透镜组件的光轴与SURF编号为20的表面的交点之间的绝对距离；后焦点位置表征后焦点相对于第二参考点的距离；出瞳位置表征出瞳位置相对于第二参考点的距离；像点位置表征像点相对第二参考点的距离；像高对应满视野像高的一半。
本实施例中，透镜组件10的工作距离和成像视野可以如下表所示。
组 工作距离（mm） 视野（mm）
1 105.5 10
2 88 24
3 63 44
4 35.5 66
表5
其中，工作距离是指透镜组件10的光轴与第一透镜元件111的物侧表面的交点与物体之间的距离。图3至图6分别示出了透镜组件10在表5中组1~4各自所对应的工作距离及视野下调制传递函数与空间频率的关系图。
本申请实施例中，通过使包括多个共光轴的透镜元件的透镜组件10的入瞳位置及前焦点均位于透镜组件10外，且位于透镜组件10的物方，并使透镜组件10的物方主点较前焦点远离透镜组件10，使得包含该透镜组件10的单个成像设备能够同时对工件与成像设备的正对面及工件的侧周面进行成像；通过使透镜组件10对应的侧周成像展开角满足：α=arctan |H/2f|，其中，α表示侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示透镜组件10对应的满视野像高，f表示透镜组件10的焦距，且f<0，能够使得包含该透镜组件10的单个成像设备适用于具有金属表面的零件的侧周成像，尤其是对金属表面的非金属污渍或缺陷的成像具有较佳的成像品质。
可以理解，其他实施例中，后透镜组12可以选用标准镜头，且具有正光焦度。
另外，本实施例中，侧周成像展开角为21.7°。
请参阅图7，本申请另一实施例提供一种透镜组件10a，其与透镜组件10具有类似的结构，区别在于前透镜组11a，后透镜组12a，透镜组件10a各元件的结构参数，有效通光孔径，以及透镜组件10a的光学参数。
接下来着重对透镜组件10a与透镜组件10的不同之处进行介绍。
本实施例中，透镜组件10a包括共光轴设置的前透镜组11a，后透镜组12a及孔径光阑13a。前透镜组11a及后透镜组12a自透镜组件10a的物方向透镜组件10a的像方排列。
本实施例中，前透镜组11a包括自透镜组件10a的物方向透镜组件10a的像方排列的第一透镜元件111a，第二透镜元件112a，第三透镜元件113a及第四透镜元件114a。
第一透镜元件111a具有正光焦度且第一透镜元件111a的像侧表面为凸面。第二透镜元件112a具有负光焦度（对应第一属性），且第二透镜元件112a为凹透镜并具有物侧凸面。第三透镜元件113a具有正光焦度且为双凸透镜（对应第三属性）。第四透镜元件114a具有正光焦度且物侧表面为凸面（对应第二属性）。
请一并参阅图8，后透镜组12a包括自透镜组件10a的物方向透镜组件10a的像方排列的第五透镜元件121a，第六透镜元件122a，第七透镜元件123a，第八透镜元件124a，第九透镜元件125a及第十透镜元件126a。具体地，第五透镜元件121a为双凹透镜且具有负光焦度；第六透镜元件122a的像侧表面为凸面且第六透镜元件122a具有正光焦度；第七透镜元件123a为弯月透镜且具有正光焦度；第八透镜元件124a为双凹透镜且具有负光焦度；第九透镜元件125a为双凸透镜且具有正光焦度；第十透镜元件126a为双凸透镜且具有正光焦度。
本实施例中，孔径光阑13a设置在第五透镜元件121a与第六透镜元件122a之间。
本实施例中，透镜组件10a中各元件的结构参数如下表所示。
SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER
0 INFINITE 105.5 空气
1 1110.2528 15.35567 玻璃 1.5085 76.72
2 -86.20457 1 空气
3 494.82068 14.86253 玻璃 1.9 31.47
4 95.42717 4.0084 空气
5 129.22284 17.40319 玻璃 1.501 77.46
6 -153.49061 1 空气
7 81.00558 20.41048 玻璃 1.501 77.46
8 327.2402 260.89991 空气
9 -68.08376 25.8182 玻璃 1.87115 41.29
10 7.75529 2.75563 空气
11 INFINITE 2.64173 空气
12 48.77675 19.26983 玻璃 1.85777 23.47
13 -20.09665 1 空气
14 -30.38492 3.33214 玻璃 1.51117 76.46
15 -12.54758 1 空气
16 -13.84903 1 玻璃 1.88889 28.46
17 28.90087 1.31941 空气
18 61.1692 2.24289 玻璃 1.51228 76.35
19 -17.78272 1 空气
20 36.11054 1.85186 玻璃 1.59347 68.42
21 -26.72644 43.6381 空气
IMG INFINITE
表6
其中，SURF表示物体，或各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或孔径光阑，或成像面。具体地，SURF为0对应物体，SURF编号1~10依次对应第一透镜元件111a至第五透镜元件121a各自的物侧表面及像侧表面，SURF编号11对应孔径光阑，SURF编号12~21依次对应第六透镜元件122a至第十透镜元件126a各自的物侧表面及像侧表面，SURF为IMG对应成像面。RADIUS对应曲率半径，单位为mm。RADIUS为INFINITE表示曲率半径为无穷大。RADIUS为正表征圆心位于透镜组件10a的像方；RADIUS为负表征圆心位于透镜组件10a的物方。THICKNESS对应编号为0~21的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的距离。MEDIUM对应编号为0~21的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的介质。INDEX对应折射率。V-NUMBER对应色散系数（阿贝数）。
本实施例中，透镜组件10a中各透镜元件的物侧表面及像侧表面的有效通光孔径以及孔径光阑的有效通光孔径（半径）可以如下表所示。
SURF X OR R-APER.
1 46.2991
2 46.4804
3 47.1202
4 46.4935
5 46.9855
6 47.2107
7 50.98
8 49.9126
9 3.207
10 0.9246
11 1.3203
12 1.9728
13 4.0214
14 4.0531
15 4.2364
16 4.1398
17 4.3374
18 4.7509
19 5.0116
20 5.3194
21 5.3506
22 2.2351
表7
其中，SURF表示各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或孔径光阑，或像平面。具体地，编号为1~10及12~21的SURF依次对应第一透镜元件111a至第十透镜元件126a各自的物侧表面及像侧表面。编号为11的SURF对应孔径光阑13a，编号22的SURF对应表6中的IMG，即，像平面。（X OR R-APER）对应有效通光孔径（这里指半径），单位为mm。
本实施例中，透镜组件10a的光学参数可以如下表所示。
OPTICAL POWER(光焦度) -0.168086 EFFECTIVE FOCAL LENGTH（有效焦距） -5.949329 mm
FRONT FOCAL LENGTH(前焦距) 5.949329 mm REAR FOCAL LENGTH（后焦距） -5.949329 mm
FRONT FOCAL POINT(前焦点位置) -118.874158 mm REAR FOCAL POINT（后焦点位置） 46.211586 mm
FRONT PRINCIPAL POINT（前主点位置） -124.823487 mm REAR PRINCIPAL POINT（后主点位置） 52.160915 mm
PRINCIPAL POINT SEP.（主点间隔） 575.156261 mm
FRONT NODAL POINT（前节点位置） -124.823487 mm REAR NODAL POINT（后节点位置） 52.160915 mm
ENTRANCE PUPIL POINT（入瞳位置） -118.891571 mm EXIT PUPIL POINT（出瞳位置） 2078.829887 mm
ENT PUP SEMI-AP.（入瞳半径） -0.401747 mm EXT PUP SEMI-AP.（出瞳半径） -137.258947 mm
OBJECT POINT（物点位置） -105.5 mm IMAGE POINT（像点位置） 43.565101 mm
OBJECT SEMI-AP.（物高） -5 mm GAUSS. IM. HT.（像高） 2.224188 mm
OBJECT MAGN.（像物放大率） -0.444838 PUPIL MAGN.（出瞳入瞳放大率） 341.655074
OVERALL LENGTH（透镜组件总长） 398.171859 mm
表8
其中，前侧参数（即，前焦点位置，前主点位置，前节点位置）相对第一参考点测量，后侧参数（即，后焦点位置，后主点位置，后节点位置）相对第二参考点测量，第一参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的第一个折射面的交点，第二参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的最后一个折射面的交点，本实施例中，透镜组件的第一个折射面SURF编号为1，最后一个折射面SURF编号为21。规定自物方向像方为正，反之为负，即当测量点位于第一参考点（或第二参考点）物侧时对应距离为负，当测量点位于第一参考点（或第二参考点）像侧时对应距离为正。其中，前焦点位置表征前焦点相对第一参考点的距离；主点间隔表征物方主点与像方主点之间的绝对距离；入瞳位置表征入瞳位置相对第一参考点的距离；物点位置表征物点相对于第一参考点的距离；物高表征视野半径；透镜组件总长表征透镜组件的光轴与SURF编号1的表面的交点距透镜组件的光轴与SURF编号为21的表面的交点之间的绝对距离；后焦点位置表征后焦点相对于第二参考点的距离；出瞳位置表征出瞳位置相对于第二参考点的距离；像点位置表征像点相对第二参考点的距离；像高对应满视野像高的一半。
另外，本实施例中，侧周成像展开角为20.5°。图9至图12示出了透镜组件10a在表5中组1~4各自所对应的工作距离及视野下调制传递函数与空间频率的关系图。
请参阅图13，本申请又一实施例提供一种透镜组件10b，其与透镜组件10具有类似的结构，区别在于前透镜组11b，后透镜组12b，透镜组件10b的结构参数，有效通光孔径，光学参数，以及工作距离和视野之间的对应关系。
接下来着重对透镜组件10b与透镜组件10的不同之处进行介绍。本实施例中，透镜组件10b包括前透镜组11b，后透镜组12b及孔径光阑13b。
本实施例中，前透镜组11b包括自透镜组件10b的物方向透镜组件10b的像方排列的第一透镜元件111b，第二透镜元件112b，第三透镜元件113b及第四透镜元件114b。其中，第一透镜元件111b具有正光焦度且第一透镜元件111b的像侧表面为凸面。第二透镜元件112b具有正光焦度且为双凸透镜（对应第三属性）。第三透镜元件113b具有负光焦度（对应第一属性），且第三透镜元件113b具有像侧凸面。第四透镜元件114b具有正光焦度且物侧表面为凸面（对应第二属性）。
请一并参阅图14，后透镜组12b包括自透镜组件10b的物方向透镜组件10b的像方排列的第五透镜元件121b，第六透镜元件122b，第七透镜元件123b，第八透镜元件124b，第九透镜元件125b及第十透镜元件126b。具体地，第五透镜元件121b为双凸透镜且具有正光焦度。第六透镜元件122b为双凹透镜且具有负光焦度。第七透镜元件123b的像侧表面为凹面且第七透镜元件123b具有负光焦度。第八透镜元件124b的像侧表面为凸面且具有正光焦度。第九透镜元件125b为双凸透镜且具有正光焦度。第十透镜元件126b为双凸透镜且具有正光焦度。
本实施例中，孔径光阑13b设置在第六透镜元件122b与第七透镜元件123b之间。
本实施例中，透镜组件10b中各元件的结构参数如下表所示。
SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER
0 INFINITE 62.5 空气
1 INFINITE 19.08162 玻璃 1.497 81.59
2 -52.197 1 空气
3 110.00000 15.66015 玻璃 1.497 81.59
4 -110.00000 10.2556 空气
5 -54.727 8.59083 玻璃 1.90366 31.32
6 -234.04 1 空气
7 110.00000 15.66015 玻璃 1.497 81.59
8 -110.00000 183.12899 空气
9 64.46800 6.51263 玻璃 1.92287 20.88
10 -64.46800 5.68845 空气
11 -22.844 4.54428 玻璃 1.80401 46.57
12 18.039 32.51953 空气
13 INFINITE 10.34198 空气
14 INFINITE 3.8048 玻璃 1.92287 20.88
15 28.368 6.7419 空气
16 INFINITE 6.94207 玻璃 1.497 81.59
17 -25.83 2.05151 空气
18 57.40500 6.67032 玻璃 1.497 81.59
19 -57.40500 3.17662 空气
20 57.40500 6.67032 玻璃 1.497 81.59
21 -57.40500 39.90901 空气
IMG INFINITE
表9
其中，SURF表示物体，或各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或孔径光阑，或成像面。具体地，SURF为0对应物体，SURF编号1~12依次对应第一透镜元件111b至第六透镜元件122b各自的物侧表面及像侧表面，SURF编号13对应孔径光阑，SURF编号14~21依次对应第七透镜元件123b至第十透镜元件126b各自的物侧表面及像侧表面，SURF为IMG对应成像面。RADIUS对应曲率半径，单位为mm。RADIUS为INFINITE表示曲率半径为无穷大。RADIUS为正表征圆心位于透镜组件10b的像方；RADIUS为负表征圆心位于透镜组件10b的物方。THICKNESS对应编号为0~21的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的距离，单位为mm。MEDIUM对应编号为0~21的SURF中当前SURF与相邻的下一SURF之间的介质。INDEX对应折射率。V-NUMBER对应色散系数（阿贝数）。
本实施例中，透镜组件10b中各透镜元件的物侧表面及像侧表面的有效通光孔径以及孔径光阑的有效通光孔径（半径）可以如下表所示。
SURF X OR R-APER.
1 30.6634
2 32.6578
3 33.0151
4 32.5042
5 30.6937
6 33.3927
7 35.2213
8 35.2776
9 6.3043
10 5.5488
11 3.6122
12 3.0756
13 1.4199
14 2.4656
15 2.6715
16 3.9473
17 4.7758
18 5.0414
19 5.2616
20 5.2887
21 5.1292
22 1.7247
表10
其中，SURF表示各透镜元件的物侧表面，或各透镜元件的像侧表面，或孔径光阑，或像平面。具体地，编号为1~12及14~21的SURF依次对应第一透镜元件111b至第十透镜元件126b各自的物侧表面及像侧表面。编号为13的SURF对应孔径光阑13b，编号22的SURF对应表6中的IMG，即，像平面。（X OR R-APER）对应有效通光孔径（这里指半径），单位为mm。
本实施例中，透镜组件10b的光学参数可以如下表所示。
OPTICAL POWER(光焦度) -0.22813 EFFECTIVE FOCAL LENGTH（有效焦距） -4.38346 mm
FRONT FOCAL LENGTH(前焦距) 4.38346 mm REARFOCAL LENGTH（后焦距） -4.38346 mm
FRONT FOCAL POINT(焦点位置) -74.794063 mm REARFOCAL POINT（后焦点位置） 41.468793 mm
FRONT PRINCIPAL POINT（前主点位置） -79.177524 mm REARPRINCIPAL POINT（后主点位置） 45.852253 mm
PRINCIPAL POINT SEP.（主点间隔） 475.071527 mm
FRONT NODAL POINT（前节点位置） -79.177524 mm REARNODAL POINT（后节点位置） 45.852253 mm
ENTRANCE PUPIL POINT（入瞳位置） -75.023561 mm EXIT PUPIL POINT（出瞳位置） 125.193824 mm
ENT PUP SEMI-AP.（入瞳半径） -0.275518 mm EXT PUP SEMI-AP.（出瞳半径） -5.262459 mm
OBJECT POINT（物点位置） -62.5 mm IMAGE POINT（像点位置） 39.905865 mm
OBJECT SEMI-AP.（物高） -5 mm GAUSS. IM. HT.（像高） 1.782755 mm
OBJECT MAGN.（像物放大率） -0.356551 PUPIL MAGN.（出瞳入瞳放大率） 19.100214
OVERALL LENGTH（透镜组件总长） 350.041751 mm
表11
其中，前侧参数（即，前焦点位置，前主点位置，前节点位置）相对第一参考点测量，后侧参数（即，后焦点位置，后主点位置，后节点位置）相对第二参考点测量，第一参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的第一个折射面的交点，第二参考点是透镜组件的光轴与透镜组件的最后一个折射面的交点，本实施例中，透镜组件的第一个折射面SURF编号为1，最后一个折射面SURF编号为21。规定自物方向像方为正，反之为负，即当测量点位于第一参考点（或第二参考点）物侧时对应距离为负，当测量点位于第一参考点（或第二参考点）像侧时对应距离为正。其中，前焦点位置表征前焦点相对第一参考点的距离；主点间隔表征物方主点与像方主点之间的绝对距离；入瞳位置表征入瞳位置相对第一参考点的距离；物点位置表征物点相对于第一参考点的距离；物高表征视野半径；透镜组件总长表征透镜组件的光轴与SURF编号1的表面的交点距透镜组件的光轴与SURF编号为21的表面的交点之间的绝对距离；后焦点位置表征后焦点相对于第二参考点的距离；出瞳位置表征出瞳位置相对于第二参考点的距离；像点位置表征像点相对第二参考点的距离；像高对应满视野像高的一半。
本实施例中，透镜组件10b的工作距离和成像视野可以如下表所示。
组 工作距离（mm） 视野（mm）
1 62.5 10
2 55 16
3 47.5 22
4 40 28
表12
其中，工作距离是指透镜组件10b的光轴与第一透镜元件111b的物侧表面的交点与物体之间的距离。图15至图18示出了透镜组件10b在表12中组1~4各自所对应的工作距离及视野下调制传递函数与空间频率的关系图。
另外，本实施例中，侧周成像展开角为21.7°。
基于同一发明构思，请参阅图19，本申请实施例还提供一种成像设备20，包括上述透镜组件10及设置在透镜组件10像方的感光元件21，感光元件21配置为捕捉被投射到感光元件21的表面上的光。
本实施例中，成像设备20还包括调节机构22。调节机构22位于感光元件21与透镜组件10之间，用于调节感光元件21的感光面与透镜组件10的光轴之间的夹角。调节机构22也可以是本领域常用的旋转机械结构，只要能够对感光元件的感光面与透镜组件10的光轴之间的夹角进行调节即可。
本实施例中，采用θ表示透镜组件10的光轴相对于被测件30的法线的倾斜角，即，物平面倾斜角；采用θ’表示透镜组件10的光轴相对于感光元件21的感光面的法线的倾斜角，即，像平面倾斜角，则物平面倾斜角θ与像平面倾斜角θ’之间满足如下关系：
tan（θ’）= M tan(θ)
其中，M为透镜组件10的放大倍率，具体的，指的是光轴于物平面交点位置的镜头放大倍率。
可以理解，由于高阶像差的存在，通过上式在已知物平面倾斜角θ及透镜组件10的放大倍率，求解像平面倾斜角θ’，或者，已知像平面倾斜角θ’及透镜组件10的放大倍率，求解物平面倾斜角θ时，求解结果存在2°内或1°内的偏差。
通过调节机构22调节感光元件21的感光面与透镜组件10的光轴之间的夹角，从而在对相对于透镜组件10的光轴不垂直的表面或不平行的侧周面进行成像时，取得了更佳的成像效果。进一步的，对于入瞳位置和前焦点位置重合（或之间距离小于1mm）的透镜组件10，取得了意想不到的更佳的成像效果。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种检测设备，包括上述成像设备及与成像设备信号连接的处理器，处理器用于基于成像设备所采集的包含被摄件影像的图像进行分析处理。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种检测系统，包括：上料机构，物流机构，分拣机构及上述检测设备；上料机构用于将被测件传送至物流机构；物流机构用于带动被测件运动；成像设备与物流机构的台面相对设置，用于在物流机构带动被测件经过成像设备的取景范围时，采集包含被测件影像的图像，处理器用于基于图像生成分拣指令；分拣机构与处理器信号连接，用于基于分拣指令对被测件进行分拣。物流机构可以是传送带，旋转台等。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种透镜组件，应用于镜头，其特征在于，所述透镜组件包括：
多个透镜元件，所述多个透镜元件共光轴设置，所述多个透镜元件包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的前透镜组及后透镜组，所述前透镜组及所述后透镜组均具有正光焦度；
所述透镜组件的入瞳位置及前焦点均位于所述透镜组件外，且位于所述透镜组件的物方；所述透镜组件的物方主点较所述前焦点远离所述透镜组件；所述透镜组件对应的侧周成像展开角满足：α=arctan|H/2f|，其中，α表示所述侧周成像展开角，且18°≤α≤25°，H表示所述透镜组件对应的满视野像高，f表示所述透镜组件的焦距，且f<0。
2.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件的焦距的范围为-18mm<f<-2mm。
3.如权利要求2所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件的焦距的范围为-11mm<f<-3mm。
4.如权利要求2所述的透镜组件，其特征在于，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于1mm。
5.如权利要求4所述的透镜组件，其特征在于，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为1°。
6.如权利要求4所述的透镜组件，其特征在于，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于0.5mm。
7.如权利要求6所述的透镜组件，其特征在于，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为0.3°。
8.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于1mm。
9.如权利要求8所述的透镜组件，其特征在于，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为1°。
10.如权利要求8所述的透镜组件，其特征在于，所述入瞳位置与所述前焦点之间的距离小于0.5mm。
11.如权利要求10所述的透镜组件，其特征在于，主光线在所述透镜组件的像平面处相互之间的最大角度差为0.3°。
12.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述前透镜组的后焦点与所述后透镜组的前焦点之间的距离△满足，1.5f1<△<2.5f1，其中f1表示所述前透镜组的焦距。
13.如权利要求1至12任一项所述的透镜组件，其特征在于，所述前透镜组包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第一透镜元件，第二透镜元件，第三透镜元件及第四透镜元件；所述第一透镜元件具有正光焦度且所述第一透镜元件的像侧表面为凸面，所述第二透镜元件，所述第三透镜元件及所述第四透镜元件三者之一具有第一属性，三者中的另外两者分别具有第二属性及第三属性，所述第一属性包括具有负光焦度，所述第二属性包括具有正光焦度且物侧表面为凸面，所述第三属性包括具有正光焦度且为双凸透镜。
14.如权利要求13所述的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜元件的阿贝数大于70，所述第二属性及第三属性还分别包括阿贝数大于70，第一属性还包括折射率大于1.8。
15.如权利要求14所述的透镜组件，其特征在于，所述后透镜组包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第五透镜元件，第六透镜元件，第七透镜元件，第八透镜元件，第九透镜元件及第十透镜元件；
所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，第七透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且所述第八透镜元件具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件的像侧表面为凸面且所述第十透镜元件具有负光焦度；
或者，所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件的像侧表面为凸面且所述第六透镜元件具有正光焦度，所述第七透镜元件为弯月透镜且具有正光焦度，所述第八透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度；
或者，所述第五透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第六透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第七透镜元件的像侧表面为凹面且所述第七透镜元件具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度。
16.如权利要求1-11任一项所述的透镜组件，其特征在于，所述多个透镜元件包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第一透镜元件，第二透镜元件，第三透镜元件及第四透镜元件；所述第一透镜元件具有正光焦度且所述第一透镜元件的像侧表面为凸面，所述第二透镜元件，所述第三透镜元件及所述第四透镜元件三者之一具有第一属性，三者中的另外两者分别具有第二属性及第三属性，所述第一属性包括具有负光焦度，所述第二属性包括具有正光焦度且物侧表面为凸面，所述第三属性包括具有正光焦度且为双凸透镜。
17.如权利要求16所述的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜元件的阿贝数大于70，所述第二属性及第三属性还分别包括阿贝数大于70，第一属性还包括折射率大于1.8。
18.如权利要求17所述的透镜组件，其特征在于，所述多个透镜元件还包括自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方排列的第五透镜元件，第六透镜元件，第七透镜元件，第八透镜元件，第九透镜元件及第十透镜元件，所述第一透镜元件至所述第十透镜元件自所述透镜组件的物方向所述透镜组件的像方顺序设置；
所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，第七透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且所述第八透镜元件具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件的像侧表面为凸面且所述第十透镜元件具有负光焦度；
或者，所述第五透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第六透镜元件的像侧表面为凸面且所述第六透镜元件具有正光焦度，所述第七透镜元件为弯月透镜且具有正光焦度，所述第八透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度；
或者，所述第五透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第六透镜元件为双凹透镜且具有负光焦度，所述第七透镜元件的像侧表面为凹面且所述第七透镜元件具有负光焦度，所述第八透镜元件的像侧表面为凸面且具有正光焦度，所述第九透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度，所述第十透镜元件为双凸透镜且具有正光焦度。
19.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜元件为球面透镜。
20.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1至19任一项所述的透镜组件及设置在所述透镜组件像方的感光元件，所述感光元件配置为捕捉被投射到所述感光元件的表面上的光。
21.如权利要求20所述的成像设备，其特征在于，所述成像设备还包括调节机构，所述调节机构位于所述感光元件与所述透镜组件之间，用于调节所述感光元件的感光面与所述透镜组件的光轴之间的夹角。
22.一种检测设备，其特征在于，包括如权利要求20至21任一项所述的成像设备及与所述成像设备信号连接的处理器，所述处理器用于基于所述成像设备所采集的包含被摄件影像的图像进行分析处理。
23.一种检测系统，其特征在于，包括：上料机构，物流机构，分拣机构及如权利要求22所述的检测设备；所述上料机构用于将被测件传送至所述物流机构；所述物流机构用于带动所述被测件运动；所述成像设备与所述物流机构的台面相对设置，用于在所述物流机构带动所述被测件经过所述成像设备的取景范围时，采集包含所述被测件影像的图像，所述处理器用于基于所述图像生成分拣指令；所述分拣机构与所述处理器信号连接，用于基于所述分拣指令对所述被测件进行分拣。
CN202011275485.7A 2020-11-16 2020-11-16 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统 Active CN112099204B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011275485.7A CN112099204B (zh) 2020-11-16 2020-11-16 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统
PCT/CN2021/118312 WO2022100271A1 (zh) 2020-11-16 2021-09-14 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统
EP21890799.6A EP4246201A1 (en) 2020-11-16 2021-09-14 Lens assembly, imaging device, detection device, and detection system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011275485.7A CN112099204B (zh) 2020-11-16 2020-11-16 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112099204A CN112099204A (zh) 2020-12-18
CN112099204B true CN112099204B (zh) 2021-03-09

Family

ID=73785548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011275485.7A Active CN112099204B (zh) 2020-11-16 2020-11-16 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4246201A1 (zh)
CN (1) CN112099204B (zh)
WO (1) WO2022100271A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112099204B (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 北京领邦智能装备股份公司 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统
US20220326480A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Optical imaging system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104459934A (zh) * 2014-12-18 2015-03-25 福建福光数码科技有限公司 高清电动变焦、聚焦监控镜头及其控制方法
CN105182504A (zh) * 2015-09-25 2015-12-23 浙江大华技术股份有限公司 一种光学镜头
CN109143532A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 福州开发区鸿发光电子技术有限公司 一种大孔径全画幅工业镜头
CN110873951A (zh) * 2019-12-01 2020-03-10 文志强 一种畸变小高精度的工业镜头
CN210666175U (zh) * 2019-10-30 2020-06-02 深圳市安华光电技术有限公司 镜头的镜片组合、镜头及3d打印装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57104107A (en) * 1980-12-20 1982-06-29 Asahi Optical Co Ltd Telephoto lens
JP4819203B2 (ja) * 2009-12-07 2011-11-24 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 対物レンズおよび内視鏡装置
CN202281857U (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 广州长步道光电科技有限公司 双远心镜头
WO2014073685A1 (ja) * 2012-11-12 2014-05-15 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末
CN204964860U (zh) * 2015-09-25 2016-01-13 浙江大华技术股份有限公司 一种光学镜头
CN108318994B (zh) * 2018-01-10 2020-09-08 佛山华国光学器材有限公司 一种低畸变镜头
CN109343199B (zh) * 2018-10-11 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种长工作距离大倍率物方远心显微光学系统
CN109991724B (zh) * 2019-04-16 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种双远心定焦光学系统
CN112099204B (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 北京领邦智能装备股份公司 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104459934A (zh) * 2014-12-18 2015-03-25 福建福光数码科技有限公司 高清电动变焦、聚焦监控镜头及其控制方法
CN105182504A (zh) * 2015-09-25 2015-12-23 浙江大华技术股份有限公司 一种光学镜头
CN109143532A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 福州开发区鸿发光电子技术有限公司 一种大孔径全画幅工业镜头
CN210666175U (zh) * 2019-10-30 2020-06-02 深圳市安华光电技术有限公司 镜头的镜片组合、镜头及3d打印装置
CN110873951A (zh) * 2019-12-01 2020-03-10 文志强 一种畸变小高精度的工业镜头

Also Published As

Publication number Publication date
EP4246201A1 (en) 2023-09-20
WO2022100271A1 (zh) 2022-05-19
CN112099204A (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112099204B (zh) 透镜组件，成像设备，检测设备及检测系统
JP5868275B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
US9329373B2 (en) Catadioptric optical system with multi-reflection element for high numerical aperture imaging
CN110824669B (zh) 一种8k高分辨全景环带光学镜头
JP2016110073A (ja) 小型結像レンズ系
JP2014010286A5 (zh)
JP2021117447A (ja) 撮像レンズおよびカメラ装置および移動体
CN107589518B (zh) 光学镜头及具有该光学镜头的激光对中测量设备
JP2008256900A (ja) 偏心検査装置及び偏心調整装置
JP2006030496A (ja) テレセントリックレンズ
CN114690370A (zh) 结像镜组件、显微装置和光学检测设备
CN218213592U (zh) 一种工业镜头和近眼显示系统检测装置
CN112946849B (zh) 一种远心光学系统镜头
CN214151202U (zh) 一种搭配液体镜头的光学成像镜头
JP2007286372A (ja) 撮像レンズ
CN109239892B (zh) 一种固定倍率光学检像系统及其成像方法
CN109471244B (zh) 一种基于机器视觉的大视场双远心镜头
US3536381A (en) Optical projection system
EP3588161A1 (en) Imaging lens system and imaging device
JP2639963B2 (ja) 内視鏡対物レンズ
JP4190044B2 (ja) 偏心測定装置
JPH10260350A (ja) 赤外線撮像装置
CN114578516B (zh) 成像质量稳定的光学镜头
CN115639663B (zh) 双远心镜头
CN215219411U (zh) 紫外宽光谱光刻镜头及具有其的光刻机

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