CN207676025U

CN207676025U - 12mm定焦机器视觉镜头

Info

Publication number: CN207676025U
Application number: CN201820018268.1U
Authority: CN
Inventors: 卢盛林; 曾振煌
Original assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Current assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2028-01-05

Abstract

本实用新型公开了12mm定焦机器视觉镜头，其光学系统由物方到像方依次包括具有负光焦度及弯月结构的第一透镜G1、具有正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及弯月结构的第四透镜G4、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜G7、以及具有正光焦度及弯月结构的第八透镜G8。通过第一透镜G1到第八透镜G8的排布和它们之间焦距的范围条件实现了焦距在12mm，对应的芯片尺寸为2/3”、其像素值达到两百万像素，镜头光圈达到F1.4，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。

Description

12mm定焦机器视觉镜头

技术领域

本实用新型涉及机器视觉镜头技术领域，具体涉及12mm定焦机器视觉镜头。

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。

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，这对与之配套的光学镜头提出了新的要求。而对于国内现有12mm焦距的机器视觉镜头来说，在芯片尺寸为2/3”、像素达到2百万时，镜头的光圈达不到F1.4，无法满足高端产品需求。

因此，亟待一种在芯片尺寸为2/3"、像素为2百万时，镜头光圈可以达到F1.4的12mm定焦机器视觉镜头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种焦距在12mm，对应的芯片尺寸为2/3”、像素为2百万时，镜头光圈达到F1.4的12mm定焦机器视觉镜头。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

12mm定焦机器视觉镜头，包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统，所述光学系统由物方到像方依次包括具有负光焦度及弯月结构的第一透镜G1、具有正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及弯月结构的第四透镜G4、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜G7、以及具有正光焦度及弯月结构的第八透镜G8，所述光学系统的焦距为f，它与第一透镜G1的焦距f1及第二透镜G2的焦距f2满足关系式：2<|f1/f|<2.5；1<|f2/f|<2；它与第七透镜G7的焦距f7及第八透镜G8的焦距f8满足关系式：1.5<|f7/f|<2；2<|f8/f|<2.5；所述第三透镜G3与第四透镜G4组合形成胶合透镜B1，所述胶合透镜B1的焦距为fB1，所述第五透镜G5与第六透镜G6组合形成胶合透镜B2，所述胶合透镜B1的焦距为fB2，其满足以下关系式：5<|fB1/fB2|<5.5。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第一透镜G1的折射率为n1、阿贝数为v1，其满足关系式：1.55<n2<1.6；40<v2<45。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.6<n2<1.65；60<v2<65。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.45<n4<1.5；70<v4<75。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.80<n5<1.85；20<v5<25。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.75<n6<1.9；40<v6<50。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第七透镜G7的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.70<n7<1.8；45<v7<55。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第八透镜G8的折射率为n8，阿贝数为v8，其满足关系式：1.75<n7<1.8；45<v7<55。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第一透镜G1到所述第八透镜G8均为玻璃球面透镜。

作为本实用新型所述的12mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述机械系统包括调焦环、转接圈、前压圈、镜筒、AB隔圈、固定筒、BC隔圈、调光环、套筒、光阑、C接口、FG隔圈、GH隔圈和后压圈，所述调焦环通过所述转接圈连接于所述镜筒的前端，所述前压圈压设于所述第一透镜G1，所述AB隔圈设置于所述第一透镜G1和所述第二透镜G2之间，所述固定筒套设于所述转接圈，所述调光环的一端与所述固定筒连接，所述调光环的另一端于所述C接口连接，所述BC隔圈设置于所述第三透镜G3和所述第四透镜G4之间，所述套筒位于所述固定筒内部，所述光阑设置于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述FG隔圈设置于所述第五透镜G5和所述第六透镜G6之间，所述GH隔圈设置于所述第七透镜G7和所述第八透镜G8之间，所述后压圈压设于所述第八透镜G8；所述光阑的孔径为圆孔，所述光阑的光圈在F1.4～F16范围内可调。

本实用新型的有益效果在于：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的整组透镜作为调焦组前后移动。通过第一透镜G1到第八透镜G8的排布和它们之间焦距的范围条件实现了焦距在12mm，对应的芯片尺寸为2/3”、其像素值达到两百万像素，镜头光圈达到F1.4，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中光学系统的结构示意图；

图3为本实用新型中光学系统的光路图。

图4为本实用新型的光学系统的MTF曲线。

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。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1～4所示，12mm定焦机器视觉镜头，包括机械系统100及安装于机械系统100内部的光学系统200，光学系统200由物方到像方依次包括具有负光焦度及弯月结构的第一透镜G1、具有正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及弯月结构的第四透镜G4、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜G7、以及具有正光焦度及弯月结构的第八透镜G8，光学系统200的焦距为f，它与第一透镜G1的焦距f1及第二透镜G2的焦距f2满足关系式：2<|f1/f|<2.5；1<|f2/f|<2；它与第七透镜G7的焦距f7及第八透镜G8的焦距f8满足关系式：1.5<|f7/f|<2；2<|f8/f|<2.5；第三透镜G3与第四透镜G4组合形成胶合透镜B1，胶合透镜B1的焦距为fB1，第五透镜G5与第六透镜G6组合形成胶合透镜B2，胶合透镜B1的焦距为fB2，其满足以下关系式：5<|fB1/fB2|<5.5。

优选地，第一透镜G1的折射率为n1、阿贝数为v1，其满足关系式：1.55<n2<1.6；40<v2<45。

优选地，第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.6<n2<1.65；60<v2<65。

优选地，第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.45<n4<1.5；70<v4<75。

优选地，第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.80<n5<1.85；20<v5<25。

优选地，第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.75<n6<1.9；40<v6<50。

优选地，第七透镜G7的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.70<n7<1.8；45<v7<55。

优选地，第八透镜G8的折射率为n8，阿贝数为v8，其满足关系式：1.75<n7<1.8；45<v7<55。

优选地，第一透镜G1到第八透镜G8均为玻璃球面透镜，玻璃球面透镜由轻火石、重磷冕、重镧火石、轻冕、重火石、镧火石、镧冕玻璃组合而成。

优选地，机械系统100包括调焦环1、转接圈2、前压圈3、镜筒4、AB隔圈5、固定筒6、BC隔圈7、调光环8、套筒9、光阑10、C接口11、FG隔圈12、GH隔圈13和后压圈14，调焦环1通过转接圈2连接于镜筒4的前端，前压圈3压设于第一透镜G1，AB隔圈5设置于第一透镜G1和第二透镜G2之间，固定筒6套设于转接圈2，调光环8的一端与固定筒6连接，调光环8的另一端于C接口11连接，BC隔圈7设置于第三透镜G3和第四透镜G4之间，套筒9位于固定筒6内部，光阑10设置于第四透镜G4和第五透镜G5之间，FG隔圈12设置于第五透镜G5和第六透镜G6之间，GH隔圈13设置于第七透镜G7和第八透镜G8之间，后压圈14压设于第八透镜G8；光阑10的孔径为圆孔，光阑10的光圈在F1.4～F16范围内可调。

使用时，当光线经过第一透镜G1至第八透镜G8后，于第八透镜G8的后方会形成像面20，以像面20为基准，当物距发生变化时，第八透镜G8到像面20间隔发生改变，即第一透镜G1至第八透镜G8一起前后移动，其它间隔尺寸不发生变化，仅光学后焦距发生变化。具体地，当物距无穷远时，第八透镜G8与像面20之间的距离为8.043mm；当物距3m时，第八透镜G8与像面20之间的距离为8.078mm；当物距0.6m时，第八透镜G8与像面20之间的距离为8.273mm；当物距0.26m时，第八透镜G8与像面20之间的距离为8.576mm，当物距0.1m时，第八透镜G8与像面20之间的距离为9.309mm。

在本实施例中，光学系统200的焦距为12.35mm，光圈为F#＝1.48，视场角FOV＝49.5°。图4为本实施例的MTF曲线图。图中可以看到此光学系统在0.85视场以内的MTF值在100lp/mm处大于0.3，全视场在80lp/mm处大于0.2，具有上述光学系统200的镜头与2/3”CCD或者CMOS芯片匹配能使镜头的分辨率达到：100*2*100*2*8.8*6.6＝2323200，同时镜头的光圈能达到F1.4。

在本实例中，光学系统数据如下：

Surf	半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数
					1	48.0	4.1	1.575	41.5
2	11.2	9.5
					3	-31.8	4.6	1.90	31.32
4	17.4	0.1
					5	10.9	3.2	1.80	16.59
6	16.6	2.2	1.487	70.41
					7	5.9	2.2
光阑	Infinity	3.7
					9	-6.0	0.8	1.85	24.82
10	24.3	3.7	1.77	49.61
					11	-9.6	0.1
12	74.2	3.5	1.74	52.67
					13	-16.9	0.1
14	14.3	3.0	1.77	49.61
					15	41.6
像面	Infinity

\|f1/f\|	\|f2/f\|	\|f7/f\|	\|f8/f\|	\|fB1/fB2\|
					2.13	0.68	6.63	2.14	28.32

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本实用新型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，并能够在本文所述实用新型构想范围内，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实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.12mm定焦机器视觉镜头，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，所述光学系统由物方到像方依次包括具有负光焦度及弯月结构的第一透镜G1、具有正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及弯月结构的第四透镜G4、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜G7、以及具有正光焦度及弯月结构的第八透镜G8，所述光学系统的焦距为f，它与第一透镜G1的焦距f1及第二透镜G2的焦距f2满足关系式：2<|f1/f|<2.5；1<|f2/f|<2；它与第七透镜G7的焦距f7及第八透镜G8的焦距f8满足关系式：1.5<|f7/f|<2；2<|f8/f|<2.5；所述第三透镜G3与第四透镜G4组合形成胶合透镜B1，所述胶合透镜B1的焦距为fB1，所述第五透镜G5与第六透镜G6组合形成胶合透镜B2，所述胶合透镜B1的焦距为fB2，其满足以下关系式：5<|fB1/fB2|<5.5。

2.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第一透镜G1的折射率为n1、阿贝数为v1，其满足关系式：1.55<n2<1.6；40<v2<45。

3.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.6<n2<1.65；60<v2<65。

4.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.45<n4<1.5；70<v4<75。

5.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.80<n5<1.85；20<v5<25。

6.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.75<n6<1.9；40<v6<50。

7.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第七透镜G7的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.70<n7<1.8；45<v7<55。

8.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第八透镜G8的折射率为n8，阿贝数为v8，其满足关系式：1.75<n7<1.8；45<v7<55。

9.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第一透镜G1到所述第八透镜G8均为玻璃球面透镜。

10.根据权利要求1所述的12mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述机械系统包括调焦环、转接圈、前压圈、镜筒、AB隔圈、固定筒、BC隔圈、调光环、套筒、光阑、C接口、FG隔圈、GH隔圈和后压圈，所述调焦环通过所述转接圈连接于所述镜筒的前端，所述前压圈压设于所述第一透镜G1，所述AB隔圈设置于所述第一透镜G1和所述第二透镜G2之间，所述固定筒套设于所述转接圈，所述调光环的一端与所述固定筒连接，所述调光环的另一端于所述C接口连接，所述BC隔圈设置于所述第三透镜G3和所述第四透镜G4之间，所述套筒位于所述固定筒内部，所述光阑设置于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述FG隔圈设置于所述第五透镜G5和所述第六透镜G6之间，所述GH隔圈设置于所述第七透镜G7和所述第八透镜G8之间，所述后压圈压设于所述第八透镜G8；所述光阑的孔径为圆孔，所述光阑的光圈在F1.4～F16范围内可调。