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CN211857038U - 一种高解析力的工业镜头 - Google Patents

一种高解析力的工业镜头 Download PDF

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CN211857038U
CN211857038U CN202020543263.8U CN202020543263U CN211857038U CN 211857038 U CN211857038 U CN 211857038U CN 202020543263 U CN202020543263 U CN 202020543263U CN 211857038 U CN211857038 U CN 211857038U
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CN
China
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lens
focal length
optical device
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focal
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CN202020543263.8U
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English (en)
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任博强
卢盛林
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Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
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Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种高解析力的工业镜头,包括正光焦度及弯月结构的第一透镜、负光焦度的第一胶合透镜及正光焦度的第二胶合透镜、光阑、第三胶合透镜及正光焦度及双凸结构的第八透镜、以及正光焦度及双凸结构的第九透镜,光学系统装置的焦距为f,第一胶合透镜的焦距为fB1,第二胶合透镜的焦距为fB2,第三胶合透镜的焦距为fB3,其满足以下关系式:0.5<|fB1/f|<1;1<|fB2/f|<1.5;39<|fB3/f|<40。本实用新型能够在0.2m以上的物距范围成像,实现芯片靶面大于φ17.6mm的高解析力成像。

Description

一种高解析力的工业镜头
技术领域
本实用新型属于光学装置的技术领域,具体涉及一种高解析力的工业镜头。
背景技术
机器视觉其原理是由计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人的视觉行为,具体是指通过相机和镜头,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。随着国家“2025制造业”的政策支持和工业4.0智能自动化的广泛应用,更高精度的机器视觉系统不断诞生,其中镜头作为视觉系统的核心更加趋于高解析力、小体积和低畸变。
但是目前市场上的机器视觉镜头,常用的中高端镜头的解析力通常达到150lp/mm,匹配的相机芯片靶面只有2/3",且对焦方式大多采用整组对焦,不能满足远距离清晰成像。
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,提供一种高解析力的工业镜头,能够在0.2m以上的物距范围成像,匹配相机芯片靶面大于φ17.6mm的高解析力成像,满足高解析力、大靶面、小体积、低畸变的需求。
为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种高解析力的工业镜头,包括光学装置,所述光学装置由物方到像方依次设置有正光焦度及弯月结构的第一透镜G1、正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、负光焦度及双凹结构的第三透镜G3、负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、正光焦度及双凸结构的第五透镜G5、光阑、正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、负光焦度及弯月结构的第七透镜G7、正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、以及正光焦度及双凸结构的第九透镜G9,所述第二透镜G2和所述第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,所述第四透镜G4和所述第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,所述第六透镜G6和所述第七透镜G7组成第三胶合透镜B3,所述光学装置的焦距为f,所述第一胶合透镜B1的焦距为fB1,所述第二胶合透镜B2的焦距为fB2,所述第三胶合透镜B3的焦距为fB3,其满足以下关系式:0.5<|fB1/f|<1;1<|fB2/f|<1.5;39<|fB3/f|<40。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第一透镜G1的焦距为f1,所述第一透镜G1的焦距f1与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.8<|f1/f|<1.2;所述第二透镜G2的焦距为f2,所述第二透镜G2的焦距f2与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f2/f|<0.8。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第三透镜G3的焦距为f3,所述第三透镜G3的焦距f3与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f3/f|<0;所述第四透镜G4的焦距为f4,所述第四透镜G4的焦距f4与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f4/f|<0.5。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第五透镜G5的焦距为f5,所述第五透镜G5的焦距f5与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f5/f|<0.5;所述第六透镜G6的焦距为f6,所述第六透镜G6的焦距f6与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f6/f|<0.5。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第七透镜G7的焦距为f7,所述第七透镜G7的焦距f7与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f7/f|<0.8;所述第八透镜G8的焦距为f8,所述第八透镜G8的焦距f8与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|f8/f|<1.5。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第九透镜G9的焦距为f9,所述第九透镜G9的焦距f9与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.5<|f9/f|<2。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,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、所述第八透镜G8及所述第九透镜G9均为玻璃球面透镜。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述第一透镜G1的前表面到所述第九透镜G9的后表面总长为s,与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|s/f|<1.5。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述光学装置的半像高为h,与所述光学装置的焦距f满足关系式:0<|h/f|<0.28。
作为本实用新型所述的一种高解析力的工业镜头的一种改进,所述光阑设置在所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间。
本实用新型的有益效果在于,本实用新型包括光学装置,所述光学装置由物方到像方依次设置有正光焦度及弯月结构的第一透镜G1、正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、负光焦度及双凹结构的第三透镜G3、负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、正光焦度及双凸结构的第五透镜G5、光阑、正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、负光焦度及弯月结构的第七透镜G7、正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、以及正光焦度及双凸结构的第九透镜G9,所述第二透镜G2和所述第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,所述第四透镜G4和所述第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,所述第六透镜G6和所述第七透镜G7组成第三胶合透镜B3,所述光学装置的焦距为f,所述第一胶合透镜B1的焦距为fB1,所述第二胶合透镜B2的焦距为fB2,所述第三胶合透镜B3的焦距为fB3,其满足以下关系式:0.5<|fB1/f|<1;1<|fB2/f|<1.5;39<|fB3/f|<40。通过上述关系,实现高解析力、大靶面、小体积、低畸变工业机器视觉镜头。镜头的焦距为35mm,相对孔径D/f=2.8,全视场角FOV=12.9°,最大像面17.6mm,全视场畸变小于0.4%,通过分组对焦的方式,实现在0.2m-∞的物距范围内的成像。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
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技术问题,基本达到技术效果。
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所示,一种高解析力的工业镜头,包括光学装置,光学装置由物方到像方依次设置有正光焦度及弯月结构的第一透镜G1、正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、负光焦度及双凹结构的第三透镜G3、负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、正光焦度及双凸结构的第五透镜G5、光阑、正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、负光焦度及弯月结构的第七透镜G7、正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、以及正光焦度及双凸结构的第九透镜G9,第二透镜G2和第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,第四透镜G4和第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,第六透镜G6和第七透镜G7组成第三胶合透镜B3,光学装置的焦距为f,第一胶合透镜B1的焦距为fB1,第二胶合透镜B2的焦距为fB2,第三胶合透镜B3的焦距为fB3,其满足以下关系式:0.5<|fB1/f|<1;1<|fB2/f|<1.5;39<|fB3/f|<40。
优选的,第一透镜G1的焦距为f1,第一透镜G1的焦距f1与光学装置的焦距f满足关系式:0.8<|f1/f|<1.2;第二透镜G2的焦距为f2,第二透镜G2的焦距f2与光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f2/f|<0.8。
优选的,第三透镜G3的焦距为f3,第三透镜G3的焦距f3与光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f3/f|<0;第四透镜G4的焦距为f4,第四透镜G4的焦距f4与光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f4/f|<0.5。
优选的,第五透镜G5的焦距为f5,第五透镜G5的焦距f5与光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f5/f|<0.5;第六透镜G6的焦距为f6,第六透镜G6的焦距f6与光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f6/f|<0.5。
优选的,第七透镜G7的焦距为f7,第七透镜G7的焦距f7与光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f7/f|<0.8;第八透镜G8的焦距为f8,第八透镜G8的焦距f8与光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|f8/f|<1.5。
优选的,第九透镜G9的焦距为f9,第九透镜G9的焦距f9与光学装置的焦距f满足关系式:1.5<|f9/f|<2。
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、第八透镜G8及第九透镜G9均为玻璃球面透镜。
优选的,第一透镜G1的前表面到第九透镜G9的后表面总长为s,与光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|s/f|<1.5
优选的,光学装置的半像高为h,与光学装置的焦距f满足关系式:0<|h/f|<0.28。
优选的,光阑设置在第四透镜G4和第五透镜G5之间。
所述光学装置的光阑位于第四透镜和第五透镜之间,光阑的光圈在F2.8~F16范围内可调。
所述光学装置,在调焦过程中,可以调节第八透镜后表面与第九透镜的前表面的相对位置来达到变倍的目的。
在本实例中,光学装置的数据如下:
Figure BDA0002449839770000061
Figure BDA0002449839770000071
Figure BDA0002449839770000072
各个关系式:
f1=35.2mm,f2=47.0mm,f3=61.9mm;
fB1=42.1mm,fB2=42.1mm,fB3=1381.9mm,s=64.2,h=8.8mm,
|fB1/f|=0.7,|fB2/f|=1.2,|fB3/f|=39.5,
|f1/f|=1,|f2/f|=0.6,|f3/f|=0.2,|f4/f|=0.3,
|f5/f|=0.2,|f6/f|=0.4,|f7/f|=0.6,|f8/f|=1.4,|f9/f|=1.8,
|s/f|=1.8,|h/f|=0.3。
满足关系式:
0.5<|fB1/f|<1,1<|fB2/f|<1.5,39<|fB3/f|<40,
0.8<|f1/f|<1.2,0.5<|f2/f|<0.8,0.2<|f3/f|<0.5,0.2<|f4/f|<0.5,
0.2<|f5/f|<0.5,0.2<|f6/f|<0.5,0.5<|f7/f|<0.8,1.2<|f8/f|<1.5,1.5<|f9/f|<2,
1.2<|s/f|<1.5,0.2<|h/f|<0.5。
在本实例中,通过上述关系,实现高解析力、小体积、低畸变工业机器视觉镜头。镜头的焦距为35mm,相对孔径D/f=2.8,全视场角FOV=12.9°,最大像面17.6mm,全视场畸变小于0.4%,通过分组对焦的方式,实现在0.2m-∞的物距范围内的成像。
根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种高解析力的工业镜头,其特征在于:包括光学装置,所述光学装置由物方到像方依次设置有正光焦度及弯月结构的第一透镜G1、正光焦度及双凸结构的第二透镜G2、负光焦度及双凹结构的第三透镜G3、负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、正光焦度及双凸结构的第五透镜G5、光阑、正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、负光焦度及弯月结构的第七透镜G7、正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、以及正光焦度及双凸结构的第九透镜G9,所述第二透镜G2和所述第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,所述第四透镜G4和所述第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,所述第六透镜G6和所述第七透镜G7组成第三胶合透镜B3,所述光学装置的焦距为f,所述第一胶合透镜B1的焦距为fB1,所述第二胶合透镜B2的焦距为fB2,所述第三胶合透镜B3的焦距为fB3,其满足以下关系式:0.5<|fB1/f|<1;1<|fB2/f|<1.5;39<|fB3/f|<40。
2.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第一透镜G1的焦距为f1,所述第一透镜G1的焦距f1与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.8<|f1/f|<1.2;所述第二透镜G2的焦距为f2,所述第二透镜G2的焦距f2与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f2/f|<0.8。
3.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第三透镜G3的焦距为f3,所述第三透镜G3的焦距f3与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f3/f|<0;所述第四透镜G4的焦距为f4,所述第四透镜G4的焦距f4与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f4/f|<0.5。
4.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第五透镜G5的焦距为f5,所述第五透镜G5的焦距f5与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f5/f|<0.5;所述第六透镜G6的焦距为f6,所述第六透镜G6的焦距f6与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.2<|f6/f|<0.5。
5.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第七透镜G7的焦距为f7,所述第七透镜G7的焦距f7与所述光学装置的焦距f满足关系式:0.5<|f7/f|<0.8;所述第八透镜G8的焦距为f8,所述第八透镜G8的焦距f8与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|f8/f|<1.5。
6.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第九透镜G9的焦距为f9,所述第九透镜G9的焦距f9与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.5<|f9/f|<2。
7.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,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、所述第八透镜G8及所述第九透镜G9均为玻璃球面透镜。
8.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述第一透镜G1的前表面到所述第九透镜G9的后表面总长为s,与所述光学装置的焦距f满足关系式:1.2<|s/f|<1.5。
9.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述光学装置的半像高为h,与所述光学装置的焦距f满足关系式:0<|h/f|<0.28。
10.如权利要求1所述的一种高解析力的工业镜头,其特征在于:所述光阑设置在所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698500A (zh) * 2021-01-12 2021-04-23 广东奥普特科技股份有限公司 高分辨率定焦镜头及相机

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