CN107688228B - 4mm定焦机器视觉镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器视觉镜头技术领域，具体涉及4mm定焦机器视觉镜头，包括机械***及安装于机械***内部的光学***，光学***由物方到像方依次包括第一透镜G1到第十透镜G10，光学***的焦距为f，它与第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2及第五透镜的焦距f5之间满足关系式：6<|f1/f|<7，4<|f2/f|<6，6<|f5/f|<7；它与第八透镜的焦距f8、第九透镜的焦距f9及第十透镜的焦距f10之间满足关系式：1<|f8/f|<2.5，2.5<|f9/f|<4，2.5<|f10/f|<4；第一胶合透镜B1的焦距为fB1，第二胶合透镜B2的焦距为fB2，它们满足以下关系式：1.5<|fB1/fB2|<3。通过第一透镜G1到第十透镜G10的排布和它们之间焦距的范围条件实现了焦距在4mm，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

4mm定焦机器视觉镜头
技术领域
本发明涉及机器视觉镜头技术领域，具体涉及4mm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***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4mm焦距的机器视觉镜头来说，在配套的相机芯片尺寸为2/3”时，像素达不到5百万，无法满足高端产品需求。
因此，亟待一种在配套的相机芯片尺寸为2/3"时，像素能达到5百万的4mm定焦机器视觉镜头。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种焦距在4mm，对应的芯片尺寸为2/3”时，像素能达到5百万的4mm定焦机器视觉镜头。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
4mm定焦机器视觉镜头，包括机械***及安装于所述机械***内部的光学***，所述光学***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、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、具有正光焦度及弯月结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有负光焦度及双凹结构的第七透镜G7、具有正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、具有正光焦度及双凸结构的第九透镜G9、具有负光焦度及弯月结构的第十透镜G10，所述第三透镜G3与第四透镜G4组合形成第一胶合透镜B1，所述第六透镜G6与第七透镜G7组成形成第二胶合透镜B2，所述光学***的焦距为f，它与第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2及第五透镜的焦距f5之间满足关系式：6<|f1/f|<7，4<|f2/f|<6，6<|f5/f|<7；它与第八透镜的焦距f8、第九透镜的焦距f9及第十透镜的焦距f10之间满足关系式：1<|f8/f|<2.5，2.5<|f9/f|<4，2.5<|f10/f|<4；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，它们满足以下关系式：1.5<|fB1/fB2|<3。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第三透镜的折射率为n3、阿贝数为v3，其满足关系式：1.75<n3<1.9；20<v3<30。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第四透镜的折射率为n4、阿贝数为v4，其满足关系式：1.4<n4<1.55；75<v4<90。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第六透镜的折射率为n6、阿贝数为v6，其满足关系式：1.45<n6<1.6；50<v6<65。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第七透镜的折射率为n7、阿贝数为v7，其满足关系式：1.75<n7<1.9；25<v7<35。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述第一透镜G1到所述第十透镜G10均为玻璃球面透镜。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述机械***包括前压圈、镜座、套筒、DE隔圈、光阑压圈、中压圈、GH隔圈、HI隔圈、后压圈、调焦环、转接圈、固定筒、调光环、C接口和光阑，所述前压圈套接于所述镜座的一端，所述后压圈套接于所述镜座的另一端，所述套筒设置于所述镜座的内部，所述DE隔圈设置于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述光阑设置于所述第五透镜G5和所述第六透镜G6之间，所述光阑压圈紧接于所述光阑，所述中压圈设置于所述光阑和所述第六透镜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HI隔圈设置于所述第八透镜G8和所述第九透镜G9之间，所述调焦环通过所述转接圈与所述镜座连接，所述固定筒套设于所述镜座上，所述调光环套设于所述固定筒上，所述C接口连接于所述固定筒的端部。
作为本发明所述的4mm定焦机器视觉镜头的一种改进，所述光阑的孔径为圆孔，范围为0.8mm～5.9mm；所述光阑的光圈在F2.0～F16范围内可调。
本发明的有益效果在于：本发明的光学***的物距范围为100mm～infinity，当物距发生变化时，第一透镜G1到第十透镜G10整组作为调焦组前后移动。通过第一透镜G1到第十透镜G10的排布和它们之间焦距的范围条件实现了焦距在4mm，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
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中光学***的结构示意图；
图3为本发明中光学***的光路图。
图4为本发明的光学***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。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明中，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发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
如图1～4所示，4mm定焦机器视觉镜头，包括机械***及安装于机械***内部的光学***，光学***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、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、具有正光焦度及弯月结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有负光焦度及双凹结构的第七透镜G7、具有正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、具有正光焦度及双凸结构的第九透镜G9、具有负光焦度及弯月结构的第十透镜G10，第三透镜G3与第四透镜G4组合形成第一胶合透镜B1，第六透镜G6与第七透镜G7组成形成第二胶合透镜B2，光学***的焦距为f，它与第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2及第五透镜的焦距f5之间满足关系式：6<|f1/f|<7，4<|f2/f|<6，6<|f5/f|<7；它与第八透镜的焦距f8、第九透镜的焦距f9及第十透镜的焦距f10之间满足关系式：1<|f8/f|<2.5，2.5<|f9/f|<4，2.5<|f10/f|<4；第一胶合透镜B1的焦距为fB1，第二胶合透镜B2的焦距为fB2，它们满足以下关系式：1.5<|fB1/fB2|<3。通过第一透镜G1到第十透镜G10的排布和它们之间焦距的范围条件实现了焦距在4mm，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。另外，从MTF曲线图可以看出，本实施例的光学***分辨率达到145lp/mm，当对应的相机芯片尺寸为2/3”时，其像素就是8.8×6.6×4×145×145＝4884528，约为5百万。
优选地，第三透镜的折射率为n3、阿贝数为v3，其满足关系式：1.75<n3<1.9；20<v3<30。
优选地，第四透镜的折射率为n4、阿贝数为v4，其满足关系式：1.4<n4<1.55；75<v4<90。
优选地，第六透镜的折射率为n6、阿贝数为v6，其满足关系式：1.45<n6<1.6；50<v6<65。
优选地，第七透镜的折射率为n7、阿贝数为v7，其满足关系式：1.75<n7<1.9；25<v7<35。
优选地，第一透镜G1到第十透镜G10均为玻璃球面透镜，由国产冕牌、火石、重火石、镧冕牌、镧火石、重镧火石玻璃组合而成。
优选地，机械***包括前压圈1、镜座2、套筒3、DE隔圈4、光阑压圈5、中压圈6、GH隔圈7、HI隔圈8、后压圈9、调焦环10、转接圈11、固定筒12、调光环13、C接口14和光阑15，前压圈1套接于镜座2的一端，后压圈9套接于镜座2的另一端，套筒3设置于镜座2的内部，DE隔圈4设置于第四透镜G4和第五透镜G5之间，光阑15设置于第五透镜G5和第六透镜G6之间，光阑15的孔径为圆孔，范围为0.8mm～5.9mm，光阑15的光圈在F2.0～F16范围内可调,光阑压圈5紧接于光阑15，中压圈6设置于光阑15和第六透镜G6之间，GH隔圈7设置于第七透镜G7和第八透镜G8之间，HI隔圈8设置于第八透镜G8和第九透镜G9之间，调焦环10通过转接圈11与镜座2连接，固定筒12套设于镜座2上，调光环13套设于固定筒12上，C接口14连接于固定筒12的端部。
使用时，当光线经过第一透镜G1至第十透镜G10后，于第十透镜G10的后方会形成像面20，像面20与第十透镜G10之间的距离会在6.456～6.634mm之间变化。当物距无穷远时，像面20与第十透镜G10之间的距离为6.456mm；当物距2m时，像面20与第十透镜G10之间的距离为6.463mm；当物距0.35m时，像面20与第十透镜G10之间的距离为6.516mm；当物距0.1m时，像面20与第十透镜G10之间的距离为6.634mm。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明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，并能够在本文所述发明构想范围内，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发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.4mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：包括机械***及安装于所述机械***内部的光学***，所述光学***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、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4、具有正光焦度及弯月结构的第五透镜G5、具有正光焦度及双凸结构的第六透镜G6、具有负光焦度及双凹结构的第七透镜G7、具有正光焦度及双凸结构的第八透镜G8、具有正光焦度及双凸结构的第九透镜G9、具有负光焦度及弯月结构的第十透镜G10，所述第三透镜G3与第四透镜G4组合形成第一胶合透镜B1，所述第六透镜G6与第七透镜G7组成形成第二胶合透镜B2，所述光学***的焦距为f，它与第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2及第五透镜的焦距f5之间满足关系式：6<|f1/f|<7，4<|f2/f|<6，6<|f5/f|<7；它与第八透镜的焦距f8、第九透镜的焦距f9及第十透镜的焦距f10之间满足关系式：1<|f8/f|<2.5，2.5<|f9/f|<4，2.5<|f10/f|<4；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，它们满足以下关系式：1.5<|fB1/fB2|<3；
其中，所述第三透镜的折射率为n3、阿贝数为v3，其满足关系式：1.75<n3<1.9；20<v3<30；所述第四透镜的折射率为n4、阿贝数为v4，其满足关系式：1.4<n4<1.55；75<v4<90；所述第六透镜的折射率为n6、阿贝数为v6，其满足关系式：1.45<n6<1.6；50<v6<65；所述第七透镜的折射率为n7、阿贝数为v7，其满足关系式：1.75<n7<1.9；25<v7<35。
2.根据权利要求1所述的4mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述第一透镜G1到所述第十透镜G10均为玻璃球面透镜。
3.根据权利要求1所述的4mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述机械***包括前压圈、镜座、套筒、DE隔圈、光阑压圈、中压圈、GH隔圈、HI隔圈、后压圈、调焦环、转接圈、固定筒、调光环、C接口和光阑，所述前压圈套接于所述镜座的一端，所述后压圈套接于所述镜座的另一端，所述套筒设置于所述镜座的内部，所述DE隔圈设置于所述第四透镜G4和所述第五透镜G5之间，所述光阑设置于所述第五透镜G5和所述第六透镜G6之间，所述光阑压圈紧接于所述光阑，所述中压圈设置于所述光阑和所述第六透镜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HI隔圈设置于所述第八透镜G8和所述第九透镜G9之间，所述调焦环通过所述转接圈与所述镜座连接，所述固定筒套设于所述镜座上，所述调光环套设于所述固定筒上，所述C接口连接于所述固定筒的端部。
4.根据权利要求3所述的4mm定焦机器视觉镜头，其特征在于：所述光阑的孔径为圆孔，范围为0.8mm～5.9mm；所述光阑的光圈在F2.0～F16范围内可调。
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