CN209690601U

CN209690601U - 一种线阵镜头

Info

Publication number: CN209690601U
Application number: CN201920496343.XU
Authority: CN
Inventors: 陈建伟; 卢盛林
Original assignee: Opte Visual Technology (suzhou) Co Ltd
Current assignee: Opte Visual Technology (suzhou) Co Ltd
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2029-04-12

Abstract

本实用新型属于机械视觉技术领域，具体涉及一种线阵镜头，包括具有正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜和具有正光焦度的第十透镜；第二透镜和第三透镜胶合形成第一胶合透镜组，第四透镜和第五透镜胶合形成第二胶合透镜组，第六透镜和第七透镜胶合形成第三胶合透镜组，第八透镜和第九透镜胶合形成第四胶合透镜组，本实用新型具有低畸变、高分辨率、大靶面和低公差敏感度的特点，极大地满足了市场的需求。

Description

一种线阵镜头

技术领域

本实用新型属于机械视觉技术领域，具体涉及一种线阵镜头。

背景技术

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支，简单说来，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。

随着全球工业4.0概念的兴起和智能制造的发展，使得机器视觉技术正快速应用于工业领域。其中，镜头是机器视觉中最核心的部件，主要分为面阵镜头和线阵镜头两种。相较于面阵镜头，线阵镜头主要应用于高精度的扫描测量领域，例如金属、塑料、纸和纤维等材料尺寸或者表面缺陷的检测。

然而，随着机器视觉行业的不断发展以及线阵型相机传感器分辨率的不断提高，对线阵镜头的技术要求也不断提高。因此，更低的畸变、更大的靶面以及更高的分辨率是线阵镜头的发展趋势，传统的线阵镜头已不满足行业的应用要求。

有鉴于此，有必要对现有的线阵镜头作进一步改进以满足工业的需要。

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，而提出的一种线扫镜头，该镜头具有低畸变、高分辨率、大靶面和低公差敏感度的特点，极大地满足了市场的需求。

为实现上述的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种线阵镜头，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方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜和具有正光焦度的第十透镜；

其中，所述第二透镜和第三透镜胶合形成具有负光焦度的第一胶合透镜组，所述第四透镜和第五透镜胶合形成具有负光焦度的第二胶合透镜组，所述第六透镜和第七透镜胶合形成具有负光焦度的第三胶合透镜组，所述第八透镜和第九透镜胶合形成具有负光焦度的第四胶合透镜组。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第一透镜为双凸或平凸结构；所述第二透镜为弯月结构；所述第三透镜为弯月结构；所述第四透镜为双凸结构；所述第五透镜为双凹结构；所述第六透镜为双凹结构；所述第七透镜为双凸结构；所述第八透镜为弯月结构，所述第九透镜为弯月结构；所述第十透镜为弯月或平凸结构。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述光学系统的焦距为f'，所述光学系统的靶面半像高为y'，其满足关系式：|y'/f'|≥0.27。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第一透镜的焦距为f1，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：0.5<|f1/f'|<1。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第一胶合透镜组的焦距为fU1，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：1<|fU1/f'|<3.5。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第二胶合透镜组的焦距为fU2，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：2<|fU2/f'|<5；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.47<n4<1.65；65<v4<85；所述第五透镜的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.60<n5<1.80；30<v5<45。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第三胶合透镜组的焦距为fU3，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：3<|fU3/f'|<6；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.55<n6<1.75；30<v6<45；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.47<n7<1.65；65<v7<85。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第四胶合透镜组的焦距为fU4，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：1<|fU4/f'|<3。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，所述第十透镜的焦距为f10，其与所述光学系统的焦距f'满足关系式：0.5<|f10/f'|<1.0。

作为本实用新型所述的线阵镜头的一种改进，还包括光阑，所述光阑设置于所述第五透镜和所述第六透镜之间，所述光阑的孔径为圆孔，所述光阑的光圈在F3.5～F16范围内可调。

本实用新型的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型采用左右对称的光学结构，可以很容易地控制畸变、慧差等，也使得光学系统有更多的余量去平衡其他像差，另外，通过控制第三透镜和第八透镜的光焦度，可以引入适量的像差，从而减少其他各面承担的像差，合理的光学结构加上良好的像差平衡使得该光学系统可以满足高分辨率的性能要求，同时也拥有较低的公差敏感度。

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为本实用新型的光路图；

其中，0-光学系统；G1-第一透镜；G2-第二透镜；G3-第三透镜；G4-第四透镜；G5-第五透镜；G6-第六透镜；G7-第七透镜；G8-第八透镜；G9-第九透镜；G10-第十透镜；U1-第一胶合透镜组；U2-第二胶合透镜组；U3-第三胶合透镜组；U4-第四胶合透镜组；S-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1～2所示，一种线阵镜头，包括机械系统及安装于机械系统内部的光学系统0，光学系统0包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜G1、具有正光焦度的第二透镜G2、具有负光焦度的第三透镜G3、具有正光焦度的第四透镜G4、具有负光焦度的第五透镜G5、具有负光焦度的第六透镜G6、具有正光焦度的第七透镜G7、具有负光焦度的第八透镜G8、具有正光焦度的第九透镜G9和具有正光焦度的第十透镜G10；

其中，第二透镜G2和第三透镜G3胶合形成具有负光焦度的第一胶合透镜组U1，第四透镜G4和第五透镜G5胶合形成具有负光焦度的第二胶合透镜组U2，第六透镜G6和第七透镜G7胶合形成具有负光焦度的第三胶合透镜组U3，第八透镜G8和第九透镜G9胶合形成具有负光焦度的第四胶合透镜组U4。

优选的，第一透镜G1为双凸或平凸结构；第二透镜G2为弯月结构；第三透镜G3为弯月结构；第四透镜G4为双凸结构；第五透镜G5为双凹结构；第六透镜G6为双凹结构；第七透镜G7为双凸结构；第八透镜G8为弯月结构，第九透镜G9为弯月结构；第十透镜G10为弯月或平凸结构。

优选的，光学系统0的焦距为f'，光学系统0的靶面半像高为y'，其满足关系式：|y'/f'|≥0.27。

优选的，第一透镜G1的焦距为f1，其与光学系统0的焦距f'满足关系式：0.5<|f1/f'|<1，在本实施例中，第一透镜G1的材料为低色散的冕牌玻璃。

优选的，第一胶合透镜组U1的焦距为fU1，其与光学系统0的焦距f'满足关系式：1<|fU1/f'|<3.5。

优选的，第二胶合透镜组U2的焦距为fU2，其与光学系统0的焦距f'满足关系式：2<|fU2/f'|<5；第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.47<n4<1.65；65<v4<85；第五透镜G5的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.60<n5<1.80；30<v5<45。

优选的，第三胶合透镜组U3的焦距为fU3，其与光学系统0的焦距f'满足关系式：3<|fU3/f'|<6；第六透镜G6的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.55<n6<1.75；30<v6<45；第七透镜G7的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.47<n7<1.65；65<v7<85。

优选的，第四胶合透镜组U4的焦距为fU4，其与光学系统0的焦距f'满足关系式：1<|fU4/f'|<3。

优选的，第十透镜G10的焦距为f10，其与光学系统0焦距f'满足关系式：0.5<|f10/f'|<1.0，在本实施例中，第十透镜G10的材料为低色散的冕牌玻璃。

优选的，还包括光阑S，光阑S设置于第五透镜G5和第六透镜G6之间，光阑S的孔径为圆孔，光阑S的光圈在F3.5～F16范围内可调。

在本实例中，光学系统(0)的数据如下：

表面	半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数
					G1前表面	61.6	9.0	1.60	65
G1后表面	-867.4	0.10
					G2前表面	40.9	7.6	1.80	30
G2、G3胶合表面	214.8	2.1	1.70	35
					G3后表面	28.8	1.5
G4前表面	37.7	6.9	1.50	80
					G4、G5胶合面	-101.9	5.6	1.61	40
G5后表面	38.7	11.8
					光阑		3.8
G6前表面	-34.1	1	1.61	40
					G6、G7胶合表面	47.3	7.5	1.50	80
G7后表面	-29.7	6.3
					G8前表面	-26.3	4.8	1.70	35
G8、G9胶合面	-179.4	9.7	1.80	30
					G9后表面	-45.6	3.2
G10前表面	∞	6.3	1.60	65
					G10后表面	-59.9
像面	∞

在本实施例中，各个透镜以及胶合透镜组的焦距以及光学系统0的半像高数据为：

f'(mm)	f1(mm)	fU1(mm)	fU2(mm)	fU3(mm)	fU4(mm)	f10(mm)	y'(mm)
								120	95.9	-388.9	-511.9	-636.2	-172.2	99.4	41

各个关系式：|f1/f'|＝0.8；|fU1/f'|＝3.2；|fU2/f'|＝4.3；|fU3/f'|＝5.3；|fU4/f'|＝1.62；|f10/f'|＝1.4；|y'/f'|＝0.34，满足|y'/f'|≥0.27；0.5<|f1/f'|<1；1<|fU1/f'|<3.5；2<|fU2/f'|<5；3<|fU3/f'|<6；1<|fU4/f'|<3；0.5<|f10/f'|<1.0。

在本实例中，线阵镜头的工作距离为179±5mm，焦距为120mm，物像共轭距为440mm；该光学系统0的光圈F#为3.5，放大倍率约为1X，半像高y'为41mm，最大可匹配16K分辨率线阵相机，全视场畸变小于0.02％。

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

1.一种线阵镜头，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)包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜(G1)、具有正光焦度的第二透镜(G2)、具有负光焦度的第三透镜(G3)、具有正光焦度的第四透镜(G4)、具有负光焦度的第五透镜(G5)、具有负光焦度的第六透镜(G6)、具有正光焦度的第七透镜(G7)、具有负光焦度的第八透镜(G8)、具有正光焦度的第九透镜(G9)和具有正光焦度的第十透镜(G10)；

其中，所述第二透镜(G2)和第三透镜(G3)胶合形成具有负光焦度的第一胶合透镜组(U1)，所述第四透镜(G4)和第五透镜(G5)胶合形成具有负光焦度的第二胶合透镜组(U2)，所述第六透镜(G6)和第七透镜(G7)胶合形成具有负光焦度的第三胶合透镜组(U3)，所述第八透镜(G8)和第九透镜(G9)胶合形成具有负光焦度的第四胶合透镜组(U4)。

2.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第一透镜(G1)为双凸或平凸结构；所述第二透镜(G2)为弯月结构；所述第三透镜(G3)为弯月结构；所述第四透镜(G4)为双凸结构；所述第五透镜(G5)为双凹结构；所述第六透镜(G6)为双凹结构；所述第七透镜(G7)为双凸结构；所述第八透镜(G8)为弯月结构，所述第九透镜(G9)为弯月结构；所述第十透镜(G10)为弯月或平凸结构。

3.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述光学系统(0)的焦距为f'，所述光学系统(0)的靶面半像高为y'，其满足关系式：|y'/f'|≥0.27。

4.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第一透镜(G1)的焦距为f1，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：0.5<|f1/f'|<1。

5.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第一胶合透镜组(U1)的焦距为fU1，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：1<|fU1/f'|<3.5。

6.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第二胶合透镜组(U2)的焦距为fU2，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：2<|fU2/f'|<5；所述第四透镜(G4)的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.47<n4<1.65；65<v4<85；所述第五透镜(G5)的折射率为n5，阿贝数为v5，其满足关系式：1.60<n5<1.80；30<v5<45。

7.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第三胶合透镜组(U3)的焦距为fU3，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：3<|fU3/f'|<6；所述第六透镜(G6)的折射率为n6，阿贝数为v6，其满足关系式：1.55<n6<1.75；30<v6<45；所述第七透镜(G7)的折射率为n7，阿贝数为v7，其满足关系式：1.47<n7<1.65；65<v7<85。

8.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第四胶合透镜组(U4)的焦距为fU4，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：1<|fU4/f'|<3。

9.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：所述第十透镜(G10)的焦距为f10，其与所述光学系统(0)的焦距f'满足关系式：0.5<|f10/f'|<1.0。

10.根据权利要求1所述的线阵镜头，其特征在于：还包括光阑(S)，所述光阑(S)设置于所述第五透镜(G5)和所述第六透镜(G6)之间，所述光阑(S)的孔径为圆孔，所述光阑(S)的光圈在F3.5～F16范围内可调。