CN220855318U - 一种机器视觉镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器视觉镜头，包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群和沿光轴方向移动设置的后透镜群，前透镜群包括第一至七透镜，后透镜群包括第八至十四透镜，其中，第四透镜和第五透镜胶合，第八透镜和第九透镜胶合，第十二透镜和第十三透镜胶合。本实用新型实施例提供的机器视觉镜头，通过合理分配各透镜及各胶合透镜组的光焦度，实现焦距在8mm左右，可以适配1.1英寸靶面成像传感器的短焦大靶面高分辨率机器视觉镜头，并且还提高了边缘视场的分辨率，可以满足较大的识别范围；同时，实现了100mm至1000mm的物距范围，且畸变较小，可满足不同物距范围的被摄物的取像需求。

Description

一种机器视觉镜头

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种机器视觉镜头。

背景技术

随着工业自动化的飞速发展，为满足自动化设备测量判断的准确性，机器视觉系统技术不断的升级，但是目前市场上机器视觉系统所应用的短焦(例如8mm焦距)工业镜头，若要保证大靶面需求，则会存在畸变较大、物距范围较小、边缘视场的分辨率不足以及稳定性较差等缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种机器视觉镜头，以实现一种焦距8mm大靶面高分辨率的机器视觉镜头，并解决畸变较大、物距范围较小、边缘视场的分辨率不足以及稳定性较差等缺点。

本实用新型提供了一种机器视觉镜头，包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群和后透镜群；

所述前透镜群固定设置，所述后透镜群沿所述光轴方向移动设置；

所述前透镜群包括从物面至像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述后透镜群包括从物面至像面依次排列的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；

所述第四透镜和所述第五透镜组成第一胶合透镜组，所述第八透镜和所述第九透镜组成第二胶合透镜组，所述第十二透镜和所述第十三透镜组成第三胶合透镜组；

所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有负光焦度，所述第一胶合透镜组具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有正光焦度，所述第二胶合透镜组具有正光焦度，所述第十透镜具有正光焦度，所述第十一透镜具有负光焦度，所述第三胶合透镜组具有负光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度；

所述机器视觉镜头的光焦度为所述第一透镜的光焦度为/>所述第二透镜的光焦度为/>所述第三透镜的光焦度为/>所述第一胶合透镜组的光焦度为/>所述第六透镜的光焦度为/>所述第七透镜的光焦度为/>所述第二胶合透镜组的光焦度为所述第十透镜的光焦度为/>所述第十一透镜的光焦度为/>所述第三胶合透镜组的光焦度为/>所述第十四透镜的光焦度为/>其中：

可选的，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面；

所述第五透镜的像侧面为凸面或凹面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第八透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第九透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第十透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第十一透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第十二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第十三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第十四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，阿贝数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，阿贝数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，阿贝数为v3；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，阿贝数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝数为v8；所述第九透镜的折射率为n9，阿贝数为v9；所述第十透镜的折射率为n10，阿贝数为v10；所述第十一透镜的折射率为n11，阿贝数为v11；所述第十二透镜的折射率为n12，阿贝数为v12；所述第十三透镜的折射率为n13，阿贝数为v13；所述第十四透镜的折射率为n14，阿贝数为v14；其中：

1.58≤n1≤2.05；29.00≤v1≤62.50；

1.60≤n2≤2.05；49.00≤v2≤56.89；

1.85≤n3≤2.05；15.00≤v3≤22.97；

1.60≤n4≤1.85；49.00≤v4≤53.33；

1.80≤n5≤2.00；15.00≤v5≤30.95；

1.40≤n6≤1.67；32.19≤v6≤54.91；

1.37≤n7≤1.64；15.00≤v7≤60.46；

1.43≤n8≤1.78；36.75≤v8≤82.61；

1.70≤n9≤1.90；27.38≤v9≤48.71；

1.45≤n10≤1.67；20.28≤v10≤64.41；

1.76≤n11≤2.05；15.00≤v11≤26.43；

1.80≤n12≤2.05；15.00≤v12≤26.43；

1.40≤n13≤1.56；65.33≤v13≤95.00；

1.80≤n14≤2.05；18.60≤v14≤36.25。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜和所述第十四透镜均为玻璃球面透镜。

可选的，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为C1，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为C7，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为C9，所述第六透镜的像侧面的曲率半径为C11，所述第七透镜的物侧面的曲率半径为C12，所述第八透镜的物侧面的曲率半径为C16，所述第十透镜的物侧面的曲率半径为C19，所述第十二透镜的物侧面的曲率半径为C23，其中：

C1＞46.05，C7＜-25.35，C9＞-52.90，C11＜-35.01，C12＞13.45，C16＜46.48，C19＜18.79，C23＞-54.56。

可选的，所述机器视觉镜头的焦距为f，其中，8mm≤f≤8.6mm。

可选的，所述机器视觉镜头的物距范围为100mm至1000mm。

可选的，所述机器视觉镜头的像面直径为IC，所述机器视觉镜头的总长为TTL，其中，0.16≤IC/TTL≤0.43。

可选的，所述机器视觉镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述前透镜群和所述后透镜群之间的光路中。

可选的，所述机器视觉镜头还包括平板玻璃，所述平板玻璃位于所述第十四透镜的像侧面一侧。

本实用新型实施例提供的机器视觉镜头，设置前透镜群和后透镜群包括14枚透镜，且14枚透镜中含有三组胶合透镜组，通过合理分配各透镜及各胶合透镜组的光焦度，实现焦距在8mm左右，可以适配1.1英寸靶面成像传感器(sensor)芯片的短焦大靶面高分辨率机器视觉镜头，并且还提高了边缘视场的分辨率，可以满足较大的识别范围；同时，设置后透镜群沿光轴方向移动设置，即采用后群对焦的方式，实现100mm至1000mm的物距范围，结合各透镜位置及光焦度的合理搭配，在100mm至1000mm的物距范围内可将成像畸变绝对值控制在3％以下，实现了性能稳定的低畸变机器视觉镜头，可满足不同物距范围的被摄物的取像需求。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种机器视觉镜头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头的畸变图；

图3为本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头的色差曲线图；

图4为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的畸变图；

图6为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的色差曲线图；

图7为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的结构示意图；

图8为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的畸变图；

图9为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的色差曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本实用新型实施例提供的一种机器视觉镜头的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的机器视觉镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群10和后透镜群20，前透镜群10固定设置，后透镜群20沿光轴方向移动设置。前透镜群10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170。后透镜群20包括从物面至像面依次排列的第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270。第四透镜140和第五透镜150组成第一胶合透镜组30，第八透镜210和第九透镜220组成第二胶合透镜组40，第十二透镜250和第十三透镜260组成第三胶合透镜组50。第一透镜110具有正光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有负光焦度，第一胶合透镜组30具有负光焦度，第六透镜160具有正光焦度，第七透镜170具有正光焦度，第二胶合透镜组40具有正光焦度，第十透镜230具有正光焦度，第十一透镜240具有负光焦度，第三胶合透镜组50具有负光焦度，第十四透镜270具有正光焦度。机器视觉镜头的光焦度为第一透镜110的光焦度为/>第二透镜120的光焦度为/>第三透镜130的光焦度为/>第一胶合透镜组30的光焦度为/>第六透镜160的光焦度为/>第七透镜170的光焦度为/>第二胶合透镜组40的光焦度为/>第十透镜230的光焦度为/>第十一透镜240的光焦度为/>第三胶合透镜组50的光焦度为/>第十四透镜270的光焦度为/>其中，

具体的，如图1所示，机器视觉镜头沿光轴从物面至像面依次排列有前透镜群10和后透镜群20，前透镜群10为不动群，后透镜群20为动群，机器视觉镜头通过后透镜群20的移动进行调焦，可以实现100mm～1000mm的物距范围。

示例性的，可将前透镜群10和后透镜群20设置于一个镜筒(图中未示出)内，但并不局限于此。其中，前透镜群10在该镜筒中位置固定，以使前透镜群10相对像面不动。后透镜群20可在镜筒中沿光轴作往复移动，当物距发生变化时，可通过改变后透镜群20在光轴上的位置，进行调焦，进而实现100mm～1000mm的物距范围。

继续参考图1，示例性的，前透镜群10由第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170组成。后透镜群20由第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270组成。

其中，后透镜群20中透镜的最大半直径可以小于前透镜群10中透镜的最大半直径，即，后透镜群20中半直径最大的透镜的半直径小于前透镜群10中半直径最大的透镜的半直径。如此设置，可使后透镜群20中的透镜尺寸较小，后透镜群20的重量更轻，在移动后透镜群20进行调焦时，可以提高后透镜群20在调焦过程中的稳定性，减小后透镜群20在机器视觉镜头中的偏心和倾斜，进而提高系统成像质量。

继续参考图1，第四透镜140和第五透镜150组成第一胶合透镜组30，第八透镜210和第九透镜220组成第二胶合透镜组40，第十二透镜250和第十三透镜260组成第三胶合透镜组50。

其中，通过设置第四透镜140和第五透镜150胶合，第八透镜210和第九透镜220胶合，第十二透镜250和第十三透镜260胶合，可有效减小透镜之间的空气间隔，从而有助于减小镜头总长。此外，胶合透镜组可最大限度地减少色差或消除色差，使得机器视觉镜头的各种像差可得到充分校正，在结构紧凑的前提下，可提高分辨率，优化畸变等光学性能，并可减少镜片间反射引起光量损失，提升照度，从而改善像质、提升镜头成像的清晰度。另外，胶合透镜组的使用还可减少两个镜片之间的组立部件，简化镜头制造过程中的装配程序，降低成本，并降低镜片单元因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题，保证良好的装配性。

进一步地，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，其数值为焦距的倒数，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组或透镜群)。

继续参考图1，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第一胶合透镜组30、第六透镜16、第七透镜170、第二胶合透镜组40、第十透镜230、第十一透镜240、第三胶合透镜组50和第十四透镜270的光焦度采用正-负-负-负-正-正-正-正-负-负-正的搭配方式，使得光线能够平滑的传播，不会在某个面上出现过大的偏折，从而可提高成像质量，减小像差，降低敏感度。

进一步地，机器视觉镜头的光焦度为第一透镜110的光焦度/>第二透镜120的光焦度/>第三透镜130的光焦度/>第一胶合透镜组30的光焦度/>第六透镜160的光焦度/>第七透镜170的光焦度/>第二胶合透镜组40的光焦度/>第十透镜230的光焦度/>第十一透镜240的光焦度/>第三胶合透镜组50的光焦度/>和第十四透镜270的光焦度/>满足/> 可进一步使光线在镜头内平滑传播，进而提高成像质量，减小像差，降低敏感度。

本实用新型实施例提供的机器视觉镜头，设置前透镜群和后透镜群包括14枚透镜，且14枚透镜中含有三组胶合透镜组，通过合理分配各透镜及各胶合透镜组的光焦度，实现焦距在8mm左右，可以适配1.1英寸靶面成像传感器(sensor)芯片的短焦大靶面高分辨率机器视觉镜头，并且还提高了边缘视场的分辨率，可以满足较大的识别范围；同时，设置后透镜群沿光轴方向移动设置，即采用后群对焦的方式，实现100mm至1000mm的物距范围，结合各透镜位置及光焦度的合理搭配，在100mm至1000mm的物距范围内可将成像畸变绝对值控制在3％以下，实现了性能稳定的低畸变机器视觉镜头，可满足不同物距范围的被摄物的取像需求。

作为一种可行的实施方式，如图1所示，第一透镜110的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜130的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凹面；第五透镜150的像侧面为凸面或凹面；第六透镜160的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第八透镜210的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第九透镜220的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第十透镜230的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第十一透镜240的物侧面为凹面，像侧面为凹面；第十二透镜250的物侧面为凹面，像侧面为凹面；第十三透镜260的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第十四透镜270的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

其中，通过对各个透镜的面型进行合理搭配，在满足上述胶合以及光焦度搭配，实现短焦、大靶面、大物距范围，全视场低畸变、高分辨率机器视觉镜头的同时，还可以保证整个机器视觉镜头结构紧凑，机器视觉镜头集成度高。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110的折射率为n1，阿贝数为v1；第二透镜120的折射率为n2，阿贝数为v2；第三透镜130的折射率为n3，阿贝数为v3；第四透镜140的折射率为n4，阿贝数为v4；第五透镜150的折射率为n5，阿贝数为v5；第六透镜160的折射率为n6，阿贝数为v6；第七透镜170的折射率为n7，阿贝数为v7；第八透镜210的折射率为n8，阿贝数为v8；第九透镜220的折射率为n9，阿贝数为v9；第十透镜230的折射率为n10，阿贝数为v10；第十一透镜240的折射率为n11，阿贝数为v11；第十二透镜250的折射率为n12，阿贝数为v12；第十三透镜260的折射率为n13，阿贝数为v13；第十四透镜270的折射率为n14，阿贝数为v14；其中，1.58≤n1≤2.05；29.00≤v1≤62.50；1.60≤n2≤2.05；49.00≤v2≤56.89；1.85≤n3≤2.05；15.00≤v3≤22.97；1.60≤n4≤1.85；49.00≤v4≤53.33；1.80≤n5≤2.00；15.00≤v5≤30.95；1.40≤n6≤1.67；32.19≤v6≤54.91；1.37≤n7≤1.64；15.00≤v7≤60.46；1.43≤n8≤1.78；36.75≤v8≤82.61；1.70≤n9≤1.90；27.38≤v9≤48.71；1.45≤n10≤1.67；20.28≤v10≤64.41；1.76≤n11≤2.05；15.00≤v11≤26.43；1.80≤n12≤2.05；15.00≤v12≤26.43；1.40≤n13≤1.56；65.33≤v13≤95.00；1.80≤n14≤2.05；18.60≤v14≤36.25。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。

在本实施例中，在机器视觉镜头合理的分配光焦度的基础上，搭配合适的折射率与阿贝数，可以进一步校正机器视觉镜头的像差，在满足短焦、大靶面、大物距范围，全视场低畸变、高分辨率需求的同时，可进一步提高成像质量。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270均为玻璃球面透镜。

其中，通过设置机器视觉镜头中的所有透镜均为玻璃球面透镜，可使个透镜具有硬度高、耐磨性强、使用寿命长并且不容易受温度影响而发生变形的优点，进而使得机器视觉镜头的性能更加稳定，同时机器视觉镜头中的所有透镜均采用玻璃球面透镜，还可使各机器视觉镜头的折射率更高，其画面色彩还原也更好，成像效果更好。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110的物侧面的曲率半径为C1，第四透镜140的物侧面的曲率半径为C7，第五透镜150的像侧面的曲率半径为C9，第六透镜160的像侧面的曲率半径为C11，第七透镜170的物侧面的曲率半径为C12，第八透镜210的物侧面的曲率半径为C16，第十透镜230的物侧面的曲率半径为C19，第十二透镜250的物侧面的曲率半径为C23，其中，C1＞46.05，C7＜-25.35，C9＞-52.90，C11＜-35.01，C12＞13.45，C16＜46.48，C19＜18.79，C23＞-54.56。

其中，第一透镜110的物侧面的曲率半径C1满足C1＞46.05，可使与光轴呈更大夹角的光线进入机器视觉镜头，从而有助于增大机器视觉镜头的视场角。同时，第一透镜110的物侧面的曲率半径C1较大也可降低加工难度，进而降低制造成本。

同样的，通过设置第五透镜150的像侧面的曲率半径C9，第六透镜160的像侧面的曲率半径C11，第七透镜170的物侧面的曲率半径C12，第八透镜210的物侧面的曲率半径C16，第十透镜230的物侧面的曲率半径C19以及第十二透镜250的物侧面的曲率半径C23的曲率半径，在满足上述胶合以及光焦度搭配，实现短焦、大靶面、大物距范围，全视场低畸变、高分辨率机器视觉镜头的同时，可保证符合加工要求，降低制造成本。

作为一种可行的实施方式，机器视觉镜头的焦距为f，其中，8mm≤f≤8.6mm。

在本实施例中，设置前透镜群和后透镜群包括14枚透镜，且14枚透镜中含有三组胶合透镜组，通过合理分配各透镜及各胶合透镜组的光焦度，实现8mm左右焦距的短焦大靶面高分辨率机器视觉镜头，可以满足机器视觉系统应用的需求。

作为一种可行的实施方式，机器视觉镜头的物距范围为100mm至1000mm。

在本实施例中，设置前透镜群和后透镜群包括14枚透镜，且14枚透镜中含有三组胶合透镜组，通过合理分配各透镜及各胶合透镜组的光焦度，并设置后透镜群沿光轴方向移动进行对焦的方式，可实现100mm至1000mm的物距范围，且在100mm至1000mm的物距范围内可将成像畸变绝对值控制在3％以下，可满足较大物距范围的被摄物的取像需求。

作为一种可行的实施方式，机器视觉镜头的像面直径为IC，机器视觉镜头的总长为TTL，其中，0.16≤IC/TTL≤0.43。

其中，机器视觉镜头的总长为TTL是指第一透镜110的物侧面的光轴中心至像面的距离为机器视觉镜头的光学总长。

在本实施例中，通过设置机器视觉镜头的像面直径IC和总长TTL满足0.16≤IC/TTL≤0.43，使得机器视觉镜头具有较大像面和较小体积，从而在能够保证机器视觉镜头具有较大靶面的同时，实现小型化设计。

作为一种可行的实施方式，继续参考图1，机器视觉镜头还包括光阑60，光阑60位于前透镜群10和后透镜群20之间的光路中。

其中，通过设置光阑60可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑60可以设置于前透镜群10和后透镜群20之间的光路中，以降低装配难度。

作为一种可行的实施方式，继续参考图1，机器视觉镜头还包括平板玻璃70，平板玻璃70位于第十四透镜270的像侧面一侧。

其中，平板玻璃70可以保护成像传感器中的感光芯片，感光芯片用于将机器视觉镜头收集的光信号转换为电信号，进而可保证机器视觉镜头的成像效果。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的机器视觉镜头的具体实施例。

实施例一

继续参考图1，本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群10和后透镜群20，前透镜群10固定设置，后透镜群20沿光轴方向移动设置。前透镜群10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170。后透镜群20包括从物面至像面依次排列的第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270。第四透镜140和第五透镜150组成第一胶合透镜组30，第八透镜210和第九透镜220组成第二胶合透镜组40，第十二透镜250和第十三透镜260组成第三胶合透镜组50。光阑60位于前透镜群10和后透镜群20之间的光路中，平板玻璃70位于第十四透镜270的像侧面一侧。

表1以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头中各个透镜的具体光学物理参数，表1中的机器视觉镜头对应图1所示的机器视觉镜头。

表1机器视觉镜头的光学物理参数的设计值

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“S1”代表第一透镜的物侧面，面序号“S2”代表第一透镜的像侧面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向物面一侧，圆心靠近像面，负值代表该表面弯向像面一侧，圆心靠近物面；“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，其中，S16到S29为该镜头设计后群，S29跟随着S16变化，缩放因子为-1。因各参数取值位数不同，导致对焦有误差，所以第16面(S16)厚度可视情况调整数值以达到对焦清晰的目的；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝数，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气。半直径代表镜片半口径。

本实施例一提供的机器视觉镜头满足以下参数：

焦距：8.43mm。

光圈：F4.0。

像面大小：17.8mm。

最佳物距：350mm。

物距范围：100mm～1000mm(可通过移动后透镜群调焦实现)。

图2为本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头的畸变图，如图2所示，图中坐标系中，水平坐标表示畸变(F-Tan(Theta))的大小，单位为百分比(％)；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。图2中最大视场是45.811度。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm的波长范围内的畸变得到了较好地矫正，成像畸变绝对值小于3％。

图3为本实用新型实施例一提供的机器视觉镜头的色差曲线图，如图3所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.57μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。最大视场为8.9毫米。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm范围内的不同波长的垂轴色差均控制在(-2μm，+4μm)范围内，说明该机器视觉镜头的垂轴色差得到较好的控制，可以满足机器视觉系统的应用需求。

实施例二

图4为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的结构示意图，如图4所示，本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群10和后透镜群20，前透镜群10固定设置，后透镜群20沿光轴方向移动设置。前透镜群10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170。后透镜群20包括从物面至像面依次排列的第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270。第四透镜140和第五透镜150组成第一胶合透镜组30，第八透镜210和第九透镜220组成第二胶合透镜组40，第十二透镜250和第十三透镜260组成第三胶合透镜组50。光阑60位于前透镜群10和后透镜群20之间的光路中，平板玻璃70位于第十四透镜270的像侧面一侧。

表2以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表2机器视觉镜头的光学物理参数的设计值

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“S1”代表第一透镜的物侧面，面序号“S2”代表第一透镜的像侧面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向物面一侧，圆心靠近像面，负值代表该表面弯向像面一侧，圆心靠近物面；“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，其中，S16到S29为该镜头设计后群，S29跟随着S16变化，缩放因子为-1。因各参数取值位数不同，导致对焦有误差，所以第16面(S16)厚度可视情况调整数值以达到对焦清晰的目的；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝数，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气。半直径代表镜片半口径。

本实施例二提供的机器视觉镜头满足以下参数：

焦距：8.15mm。

光圈：F4.0。

像面大小：17.8mm。

最佳物距：350mm。

物距范围：100mm～1000mm(可通过移动后透镜群调焦实现)。

图5为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的畸变图，如图5所示，图中坐标系中，水平坐标表示畸变(F-Tan(Theta))的大小，单位为百分比(％)；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。图5中最大视场是47.290度。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm的波长范围内的畸变得到了较好地矫正，成像畸变绝对值小于3％。

图6为本实用新型实施例二提供的机器视觉镜头的色差曲线图，如图6所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.57μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。最大视场为8.9毫米。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm范围内的不同波长的垂轴色差均控制在(-2μm，+4μm)范围内，说明该机器视觉镜头的垂轴色差得到较好的控制，可以满足机器视觉系统的应用需求。

实施例三

图7为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的结构示意图，如图7所示，本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群10和后透镜群20，前透镜群10固定设置，后透镜群20沿光轴方向移动设置。前透镜群10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170。后透镜群20包括从物面至像面依次排列的第八透镜210、第九透镜220、第十透镜230、第十一透镜240、第十二透镜250、第十三透镜260和第十四透镜270。第四透镜140和第五透镜150组成第一胶合透镜组30，第八透镜210和第九透镜220组成第二胶合透镜组40，第十二透镜250和第十三透镜260组成第三胶合透镜组50。光阑60位于前透镜群10和后透镜群20之间的光路中，平板玻璃70位于第十四透镜270的像侧面一侧。

表3以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表3机器视觉镜头的光学物理参数的设计值

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“S1”代表第一透镜的物侧面，面序号“S2”代表第一透镜的像侧面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向物面一侧，圆心靠近像面，负值代表该表面弯向像面一侧，圆心靠近物面；“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，其中，S16到S29为该镜头设计后群，S29跟随着S16变化，缩放因子为-1。因各参数取值位数不同，导致对焦有误差，所以第16面(S16)厚度可视情况调整数值以达到对焦清晰的目的；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝数，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气。半直径代表镜片半口径。

本实施例三提供的机器视觉镜头满足以下参数：

焦距：8.60mm。

光圈：F4.0。

像面大小：17.8mm。

最佳物距：350mm。

物距范围：100mm～1000mm(可通过移动后透镜群调焦实现)。

图8为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的畸变图，如图8所示，图中坐标系中，水平坐标表示畸变(F-Tan(Theta))的大小，单位为百分比(％)；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。图8中最大视场是46.001度。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm的波长范围内的畸变得到了较好地矫正，成像畸变绝对值小于3％。

图9为本实用新型实施例三提供的机器视觉镜头的色差曲线图，如图9所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.57μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。最大视场为8.9毫米。其中，本实施例提供的机器视觉镜头在0.449μm～0.680μm范围内的不同波长的垂轴色差均控制在(-2μm，+4μm)范围内，说明该机器视觉镜头的垂轴色差得到较好的控制，可以满足机器视觉系统的应用需求。

为了更加清楚的对上述实施例进行说明，表4详细说明了本实用新型实施例一至三提供的机器视觉镜头中各个透镜的具体光学物理参数以及其他可行的光学物理参数。

表4机器视觉镜头的光学物理参数的设计值

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器视觉镜头，其特征在于，包括沿光轴从物面至像面依次排列的前透镜群和后透镜群；

所述前透镜群固定设置，所述后透镜群沿所述光轴方向移动设置；

所述前透镜群包括从物面至像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述后透镜群包括从物面至像面依次排列的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；

所述第四透镜和所述第五透镜组成第一胶合透镜组，所述第八透镜和所述第九透镜组成第二胶合透镜组，所述第十二透镜和所述第十三透镜组成第三胶合透镜组；

所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有负光焦度，所述第一胶合透镜组具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有正光焦度，所述第二胶合透镜组具有正光焦度，所述第十透镜具有正光焦度，所述第十一透镜具有负光焦度，所述第三胶合透镜组具有负光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度；

所述机器视觉镜头的光焦度为φ，所述第一透镜的光焦度为φ1，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述第三透镜的光焦度为φ3，所述第一胶合透镜组的光焦度为φ45，所述第六透镜的光焦度为φ6，所述第七透镜的光焦度为φ7，所述第二胶合透镜组的光焦度为φ89，所述第十透镜的光焦度为φ10，所述第十一透镜的光焦度为φ11，所述第三胶合透镜组的光焦度为φ1213，所述第十四透镜的光焦度为φ14，其中：

0.000<φ1/φ<0.185；-0.459<φ2/φ<-0.135；-0.738<φ3/φ<-0.483；

-0.148<φ45/φ<0.000；0.107<φ6/φ<0.398；0.054<φ7/φ<0.294；

0.159<φ89/φ<0.577；0.083<φ10/φ<0.423；-0.894<φ11/φ<-0.627；

-0.241<φ1213/φ<-0.002；0.366<φ14/φ<0.600。

2.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面；

所述第五透镜的像侧面为凸面或凹面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第八透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第九透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第十透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第十一透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第十二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第十三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第十四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

3.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述第一透镜的折射率为n1，阿贝数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，阿贝数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，阿贝数为v3；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，阿贝数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝数为v8；所述第九透镜的折射率为n9，阿贝数为v9；所述第十透镜的折射率为n10，阿贝数为v10；所述第十一透镜的折射率为n11，阿贝数为v11；所述第十二透镜的折射率为n12，阿贝数为v12；所述第十三透镜的折射率为n13，阿贝数为v13；所述第十四透镜的折射率为n14，阿贝数为v14；其中：

1.58≤n1≤2.05；29.00≤v1≤62.50；

1.60≤n2≤2.05；49.00≤v2≤56.89；

1.85≤n3≤2.05；15.00≤v3≤22.97；

1.60≤n4≤1.85；49.00≤v4≤53.33；

1.80≤n5≤2.00；15.00≤v5≤30.95；

1.40≤n6≤1.67；32.19≤v6≤54.91；

1.37≤n7≤1.64；15.00≤v7≤60.46；

1.43≤n8≤1.78；36.75≤v8≤82.61；

1.70≤n9≤1.90；27.38≤v9≤48.71；

1.45≤n10≤1.67；20.28≤v10≤64.41；

1.76≤n11≤2.05；15.00≤v11≤26.43；

1.80≤n12≤2.05；15.00≤v12≤26.43；

1.40≤n13≤1.56；65.33≤v13≤95.00；

1.80≤n14≤2.05；18.60≤v14≤36.25。

4.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜和所述第十四透镜均为玻璃球面透镜。

5.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述第一透镜的物侧面的曲率半径为C1，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为C7，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为C9，所述第六透镜的像侧面的曲率半径为C11，所述第七透镜的物侧面的曲率半径为C12，所述第八透镜的物侧面的曲率半径为C16，所述第十透镜的物侧面的曲率半径为C19，所述第十二透镜的物侧面的曲率半径为C23，其中：

C1＞46.05，C7＜-25.35，C9＞-52.90，C11＜-35.01，C12＞13.45，C16＜46.48，C19＜18.79，C23＞-54.56。

6.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述机器视觉镜头的焦距为f，其中，8mm≤f≤8.6mm。

7.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述机器视觉镜头的物距范围为100mm至1000mm。

8.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述机器视觉镜头的像面直径为IC，所述机器视觉镜头的总长为TTL，其中，0.16≤IC/TTL≤0.43。

9.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述机器视觉镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述前透镜群和所述后透镜群之间的光路中。

10.根据权利要求1所述的机器视觉镜头，其特征在于，

所述机器视觉镜头还包括平板玻璃，所述平板玻璃位于所述第十四透镜的像侧面一侧。