CN106094181B - 3x变倍机器视觉镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3X变倍机器视觉镜头，其包括镜片组合结构，镜片组合结构包括中心轴位于同一水平线上的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片、第十二镜片及第十三镜片，第一镜片、第二镜片和第三镜片组成第一镜组；第四镜片、第五镜片和第六镜片组成第二镜组；第七镜片、第八镜片、第九镜片和第十镜片组成第三镜组；第十一镜片、第十二镜片和第十三镜片组成第四镜组。通过第一镜组、第二镜组、第三镜组和第四镜组的配合实现工作距离在90mm，对应的芯片尺寸为2/3”时，其像素值可以达到5百万像素，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜技术领域，尤其涉及3X变倍机器视觉镜头。
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***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***，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像***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***不断诞生，这对与之配套的光学镜头提出了新的要求。而对于国内现有工作距离固定在90mm范围内的机器视觉镜头来说，在芯片尺寸为2/3”时，像素达不到5百万，无法满足高端产品需求。
因此，亟待一种在芯片尺寸为2/3"时，像素能达到5百万的3X变倍机器视觉镜头。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种工作距离在90mm范围，对应的芯片尺寸为2/3”时，像素能达到5百万的3X变倍机器视觉镜头。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3X变倍机器视觉镜头，包括镜筒及安装于所述镜筒内的镜片组合结构，所述镜片组合结构包括中心轴位于同一水平线上的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片、第十二镜片及第十三镜片，所述第一镜片、所述第二镜片和所述第三镜片组成第一镜组，所述第一镜片和所述第二镜片粘接，所述第二镜片与所述第三镜片的间距Z1为0.11±0.1mm；所述第四镜片、第五镜片和第六镜片组成第二镜组，所述第五镜片和所述第六镜片粘接，所述第四镜片和所述第五镜片的间距Z2为2.794±0.1mm；所述第七镜片、所述第八镜片、所述第九镜片和所述第十镜片组成第三镜组，所述第七镜片和所述第八镜片粘接，所述第九镜片和所述第十镜片粘接，所述第八镜片和所述第九镜片的间距Z3为0.1±0.1mm；所述光阑和所述第七镜片的间距Z5为0.926±0.1mm；所述第十一镜片、所述第十二镜片和所述第十三镜片组成第四镜组，所述第十二镜片和所述第十三镜片粘接，所述第十一镜片和所述第十二镜片的间距Z4为7.015±0.1mm。
本发明通过调整第二镜组、第三镜组和第四镜组的位置实现放大倍率变化，从而解决在固定工作距离下实现被拍摄物体的影响可放大缩小的问题。
所述第一镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为85.103±0.1mm、后端面的曲率半径为24.199±0.1mm，其前端面与后端面的距离b1为1.38±0.1mm、距离b2为2.57±0.1mm；所述第二镜片的前端面设置为曲率半径为24.199±0.1mm的凸面，所述第二镜片的后端面设置为曲率半径为64.553±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b3为3.15±0.1mm、距离b4为0.92±0.1mm；所述第三镜片的前端面设置为曲率半径为23.923±0.1mm的凸面，所述第三镜片的后端面设置为曲率半径为385.723±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b5为2.78±0.1mm、距离b6为1.02±0.1mm；所述第四镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为131.127±0.1mm、后端面的曲率半径为13.461±0.1mm，其前端面与后端面的距离b7为1.21±0.1mm、距离b8为2.04±0.1mm；所述第五镜片设置为“I”形结构，其前端面和后端面的曲率半径均为18.445±0.1mm，其前端面与后端面的距离b9为1.09±0.1mm、距离b10为2.71±0.1mm；所述第六镜片的前端面设置为曲率半径为18.445±0.1mm的凸面，所述第六镜片的后端面设置为曲率半径为80.45±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b11为1.97±0.1mm、距离b12为0.98±0.1mm；所述第七镜片的前端面设置为曲率半径为37.972±0.1mm的凸面，所述第七镜片的后端面设置为曲率半径为11.563±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b13为3.03±0.1mm、距离b14为1.13±0.1mm；所述第八镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为11.563±0.1mm、后端面的曲率半径为33.294±0.1mm，其前端面与后端面的距离b15为0.86±0.1mm、距离b16为1.81±0.1mm；所述第九镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为12.886±0.1mm、后端面的曲率半径为26.886±0.1mm，其前端面与后端面的距离b17为1.95±0.1mm、距离b18为1.17±0.1mm；所述第十镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为26.886±0.1mm、后端面的曲率半径为12.113±0.1mm，其前端面与后端面的距离b19为1.39±0.1mm、距离b20为1.75±0.1mm；所述第十一镜片的前端面和后端面均设置为曲率半径为42.713±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b21为1.95±0.1mm、距离b22为1.24±0.1mm；所述第十二镜片的前端面设置为曲率半径为15.274±0.1mm的凸面，所述第十二镜片的后端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b23为4.77±0.1mm、距离b24为3.19±0.1mm；所述第十三镜片设置为“I”形结构，所述第十三镜片的前端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凹面，所述第十三镜片的后端面设置为曲率半径为17.87±0.1mm的凹面，其前端面与后端面的距离b25为4.57±0.1mm、距离b26为5.63±0.1mm。
作为本发明所述的3X变倍机器视觉镜头的一种改进，所述第二镜组为移动变倍组，所述第二镜组的第四镜片的前端面与所述第一镜组的第三镜片的后端面存在移动量t1，t1=7.464~23.531mm；所述第四镜组为移动聚焦组，所述第四镜组的第十一镜片的前端面与所述第三镜组的第十镜片的前端面存在移动量t2，t2=19.836~3.051mm。
作为本发明所述的3X变倍机器视觉镜头的一种改进，所述光阑的孔设置为圆孔，所述圆孔的直径为2.04~10mm。
作为本发明所述的3X变倍机器视觉镜头的一种改进，所述圆孔的直径为4.1~7.46mm。
作为本发明所述的3X变倍机器视觉镜头的一种改进，所述第一镜片、所述第二镜片和所述第三镜片的的外径h1、h2、h3均为17.5±0.1mm，所述第四镜片和所述第五镜片的外径h4、h5为12±0.1mm，所述第六镜片的外径h6为10.8±0.1mm，所述第七镜片的外径h7为11.3±0.1mm，所述第八镜片、所述第九镜片和所述第十镜片的外径h8、h9、h10均为11.8±0.1mm，所述第十一镜片、所述第十二镜片和所述第十三镜片的外径h11、h12、h13均为11±0.1mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明的结构实现工作距离在90mm范围内，对应的芯片尺寸为2/3”时，其像素值可以达到5百万像素，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
图1为本发明3X变倍机器视觉镜头的剖视图。
图2为本发明中镜片组合结构的结构示意图。
图3为本发明中第一镜片的结构图。
图4为本发明中第二镜片的结构图。
图5为本发明中第三镜片的结构图。
图6为本发明中第四镜片的结构图。
图7为本发明中第五镜片的结构图。
图8为本发明中第六镜片的结构图。
图9为本发明中第七镜片的结构图。
图10为本发明中第八镜片的结构图。
图11为本发明中第九镜片的结构图。
图12为本发明中第十镜片的结构图。
图13为本发明中第十一镜片的结构图。
图14为本发明中第十二镜片的结构图。
图15为本发明中第十三镜片的结构图。
具体实施方式
参考图1至图15，本发明提供的3X变倍机器视觉镜头，包括镜筒200及安装于镜筒200内的镜片组合结构100，镜片组合结构100包括中心轴位于同一水平线上的第一镜片10、第二镜片11、第三镜片12、第四镜片13、第五镜片14、第六镜片15、光阑16、第七镜片17、第八镜片18、第九镜片19、第十镜片20、第十一镜片21、第十二镜片22及第十三镜片23，第一镜片10、第二镜片11和第三镜片12组成第一镜组，第一镜片10和第二镜片11粘接，第二镜片11与第三镜片12的间距Z1为0.11±0.1mm；第四镜片13、第五镜片14和第六镜片15组成第二镜组，第五镜片14和第六镜片15粘接，第四镜片13和第五镜片14的间距Z2为2.794±0.1mm；第七镜片17、第八镜片18、第九镜片19和第十镜片20组成第三镜组，第七镜片17和第八镜片18粘接，第九镜片19和第十镜片20粘接，第八镜片18和第九镜片19的间距Z3为0.1±0.1mm；光阑16和第七镜片17的间距Z5为0.926±0.1mm；第十一镜片21、第十二镜片22和第十三镜片23组成第四镜组，第十二镜片22和第十三镜片23粘接，第十一镜片21和第十二镜片22的间距Z4为7.015±0.1mm。
第一镜片10设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为85.103±0.1mm、后端面的曲率半径为24.199±0.1mm，其前端面与后端面的距离b1为1.38±0.1mm、距离b2为2.57±0.1mm；第二镜片11的前端面设置为曲率半径为24.199±0.1mm的凸面，第二镜片11的后端面设置为曲率半径为64.553±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b3为3.15±0.1mm、距离b4为0.92±0.1mm；第三镜片12的前端面设置为曲率半径为23.923±0.1mm的凸面，第三镜片12的后端面设置为曲率半径为385.723±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b5为2.78±0.1mm、距离b6为1.02±0.1mm；第四镜片13设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为131.127±0.1mm、后端面的曲率半径为13.461±0.1mm，其前端面与后端面的距离b7为1.21±0.1mm、距离b8为2.04±0.1mm；第五镜片14设置为“I”形结构，其前端面和后端面的曲率半径均为18.445±0.1mm，其前端面与后端面的距离b9为1.09±0.1mm、距离b10为2.71±0.1mm；第六镜片15的前端面设置为曲率半径为18.445±0.1mm的凸面，第六镜片15的后端面设置为曲率半径为80.45±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b11为1.97±0.1mm、距离b12为0.98±0.1mm；第七镜片17的前端面设置为曲率半径为37.972±0.1mm的凸面，第七镜片17的后端面设置为曲率半径为11.563±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b13为3.03±0.1mm、距离b14为1.13±0.1mm；第八镜片18设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为11.563±0.1mm、后端面的曲率半径为33.294±0.1mm，其前端面与后端面的距离b15为0.86±0.1mm、距离b16为1.81±0.1mm；第九镜片19设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为12.886±0.1mm、后端面的曲率半径为26.886±0.1mm，其前端面与后端面的距离b17为1.95±0.1mm、距离b18为1.17±0.1mm；第十镜片20设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为26.886±0.1mm、后端面的曲率半径为12.113±0.1mm，其前端面与后端面的距离b19为1.39±0.1mm、距离b20为1.75±0.1mm；第十一镜片21的前端面和后端面均设置为曲率半径为42.713±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b21为1.95±0.1mm、距离b22为1.24±0.1mm；第十二镜片22的前端面设置为曲率半径为15.274±0.1mm的凸面，第十二镜片22的后端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b23为4.77±0.1mm、距离b24为3.19±0.1mm；第十三镜片23设置为“I”形结构，第十三镜片23的前端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凹面，第十三镜片23的后端面设置为曲率半径为17.87±0.1mm的凹面，其前端面与后端面的距离b25为4.57±0.1mm、距离b26为5.63±0.1mm。
较佳地，第二镜组为移动变倍组，第二镜组的第四镜片13的前端面与第一镜组的第三镜片12的后端面存在移动量t1，t1=7.464~23.531mm，该范围无需加余量；第四镜组为移动聚焦组，第四镜组的第十一镜片21的前端面与第三镜组的第十镜片20的前端面存在移动量t2，t2=19.836~3.051mm，该范围需加机械对焦余量，此时t2=20.2~2.5mm。另外，第一镜组和第三镜组在工作时均是固定不动的。
较佳地，光阑16的孔设置为圆孔，圆孔的直径为2.04~10mm；当圆孔的直径为4.1~7.46mm时，F值为F11~F6。
较佳地，第一镜片10、第二镜片11和第三镜片12的外径h1、h2、h3均为17.5±0.1mm，第四镜片13和第五镜片14的外径h4、h5为12±0.1mm，第六镜片15的外径h6为10.8±0.1mm，第七镜片17的外径h7为11.3±0.1mm，第八镜片18、第九镜片19和第十镜片20的外径h8、h9、h10均为11.8±0.1mm，第十一镜片21、第十二镜片22和第十三镜片23的外径h11、h12、h13均为11±0.1mm。
通过上述结构实现了倍率在3倍，对应的芯片尺寸为2/3”时，其像素值可以达到5百万像素，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明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发明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发明的保护范围。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，并不对本发明构成任何限制。
Claims (4)
1.3X变倍机器视觉镜头，包括镜筒及安装于所述镜筒内的镜片组合结构，其特征在于：所述镜片组合结构包括中心轴位于同一水平线上的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片、第十二镜片及第十三镜片，所述第一镜片、所述第二镜片和所述第三镜片组成第一镜组，所述第一镜片和所述第二镜片粘接，所述第二镜片与所述第三镜片的间距Z1为0.11±0.1mm；所述第四镜片、第五镜片和第六镜片组成第二镜组，所述第五镜片和所述第六镜片粘接，所述第四镜片和所述第五镜片的间距Z2为2.794±0.1mm；所述第七镜片、所述第八镜片、所述第九镜片和所述第十镜片组成第三镜组，所述第七镜片和所述第八镜片粘接，所述第九镜片和所述第十镜片粘接，所述第八镜片和所述第九镜片的间距Z3为0.1±0.1mm；所述光阑和所述第七镜片的间距Z5为0.926±0.1mm；所述第十一镜片、所述第十二镜片和所述第十三镜片组成第四镜组，所述第十二镜片和所述第十三镜片粘接，所述第十一镜片和所述第十二镜片的间距Z4为7.015±0.1mm；
所述第一镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为85.103±0.1mm、后端面的曲率半径为24.199±0.1mm，其前端面与后端面的距离b1为1.38±0.1mm、距离b2为2.57±0.1mm；所述第二镜片的前端面设置为曲率半径为24.199±0.1mm的凸面，所述第二镜片的后端面设置为曲率半径为64.553±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b3为3.15±0.1mm、距离b4为0.92±0.1mm；所述第三镜片的前端面设置为曲率半径为23.923±0.1mm的凸面，所述第三镜片的后端面设置为曲率半径为385.723±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b5为2.78±0.1mm、距离b6为1.02±0.1mm；所述第四镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为131.127±0.1mm、后端面的曲率半径为13.461±0.1mm，其前端面与后端面的距离b7为1.21±0.1mm、距离b8为2.04±0.1mm；所述第五镜片设置为“I”形结构，其前端面和后端面的曲率半径均为18.445±0.1mm，其前端面与后端面的距离b9为1.09±0.1mm、距离b10为2.71±0.1mm；所述第六镜片的前端面设置为曲率半径为18.445±0.1mm的凸面，所述第六镜片的后端面设置为曲率半径为80.45±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b11为1.97±0.1mm、距离b12为0.98±0.1mm；所述第七镜片的前端面设置为曲率半径为37.972±0.1mm的凸面，所述第七镜片的后端面设置为曲率半径为11.563±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b13为3.03±0.1mm、距离b14为1.13±0.1mm；所述第八镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为11.563±0.1mm、后端面的曲率半径为33.294±0.1mm，其前端面与后端面的距离b15为0.86±0.1mm、距离b16为1.81±0.1mm；所述第九镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为12.886±0.1mm、后端面的曲率半径为26.886±0.1mm，其前端面与后端面的距离b17为1.95±0.1mm、距离b18为1.17±0.1mm；所述第十镜片设置为“C”形结构，其前端面的曲率半径为26.886±0.1mm、后端面的曲率半径为12.113±0.1mm，其前端面与后端面的距离b19为1.39±0.1mm、距离b20为1.75±0.1mm；所述第十一镜片的前端面和后端面均设置为曲率半径为42.713±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b21为1.95±0.1mm、距离b22为1.24±0.1mm；所述第十二镜片的前端面设置为曲率半径为15.274±0.1mm的凸面，所述第十二镜片的后端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凸面，其前端面与后端面的距离b23为4.77±0.1mm、距离b24为3.19±0.1mm；所述第十三镜片设置为“I”形结构，所述第十三镜片的前端面设置为曲率半径为27.254±0.1mm的凹面，所述第十三镜片的后端面设置为曲率半径为17.87±0.1mm的凹面，其前端面与后端面的距离b25为4.57±0.1mm、距离b26为5.63±0.1mm；
所述第二镜组为移动变倍组，所述第二镜组的第四镜片的前端面与所述第一镜组的第三镜片的后端面存在移动量t1，t1=7.464~23.531mm；所述第四镜组为移动聚焦组，所述第四镜组的第十一镜片的前端面与所述第三镜组的第十镜片的前端面存在移动量t2，t2=19.836~3.051mm。
2.如权利要求1所述的3X变倍机器视觉镜头，其特征在于：所述光阑的孔设置为圆孔，所述圆孔的直径为2.04~10mm。
3.如权利要求2所述的3X变倍机器视觉镜头，其特征在于：所述圆孔的直径为4.1~7.46mm。
4.如权利要求1所述的3X变倍机器视觉镜头，其特征在于：所述第一镜片、所述第二镜片和所述第三镜片的的外径h1、h2、h3均为17.5±0.1mm，所述第四镜片和所述第五镜片的外径h4、h5为12±0.1mm，所述第六镜片的外径h6为10.8±0.1mm，所述第七镜片的外径h7为11.3±0.1mm，所述第八镜片、所述第九镜片和所述第十镜片的外径h8、h9、h10均为11.8±0.1mm，所述第十一镜片、所述第十二镜片和所述第十三镜片的外径h11、h12、h13均为11±0.1mm。
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