本實用新型涉及一種低畸變近攝距無熱化機器視覺鏡頭，涉及光學器材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將要檢測的目標轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，這些數(shù)字量信號再傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)(分嵌入式和視頻卡方式)，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)要檢測的目標要求來設(shè)置檢測任務。然后根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作，實現(xiàn)定位、判斷、識別、檢測和控制等功能。一旦信息在成像系統(tǒng)有嚴重損失，在后面的環(huán)節(jié)中試圖恢復是非常困難的。傳統(tǒng)的機器視覺鏡頭，不能滿足低畸變效果或者在寬的溫度范圍內(nèi)保持清晰的成像，無法解決溫度漂移問題，不能滿足用戶需求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型的目的旨在提供一種具有低畸變性能的低畸變近攝距無熱化機器視覺鏡頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計的一種低畸變近攝距無熱化機器視覺鏡頭，其結(jié)構(gòu)特征是從物方至像方依次包括調(diào)焦組、光闌和固定組，所述調(diào)焦組包括具有正光焦度的第一透鏡、具有正光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡和具有負光焦度的第四透鏡，具有負光焦度的第五透鏡，具有正光焦度的第六透鏡，具有正光焦度的第七透鏡，具有負光焦度的第八透鏡；所述固定組包括具有正光焦度的第九透鏡。通過所述調(diào)焦組、光闌和固定組的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)機器視覺鏡頭的低畸變性能。進一步，所述第一透鏡為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第一透鏡的焦距為fL1；第二透鏡為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第二透鏡的焦距為fL2第三透鏡為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第三透鏡的焦距為fL3；第四透鏡為彎向像面的凹凸或雙凹結(jié)構(gòu)；第四透鏡的焦距為fL4；第五透鏡為雙凹結(jié)構(gòu)；第五透鏡的焦距為fL5；第六透鏡為雙凸結(jié)構(gòu)；第六透鏡的焦距為fL6；第七透鏡為雙凸結(jié)構(gòu)；第七透鏡的焦距為fL7；第八透鏡為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第八透鏡的焦距為fL8；第九透鏡為雙凸或凹凸結(jié)構(gòu)；第九透鏡的焦距為fL9。進一步，所述調(diào)焦組為正光焦度，調(diào)焦組的焦距為f1，所述固定組為正光焦度，固定組的焦距為f2，其滿足關(guān)系式：0.35<|f1/f2|<0.5。在滿足所述關(guān)系式的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)機器視覺鏡頭不同拍攝距離的要求。進一步，所述第三透鏡與第四透鏡組成第一膠合透鏡B1，所述第一膠合透鏡B1的焦距為fB1；所述第五透鏡與第六透鏡組成第二膠合透鏡B2，所述第二膠合透鏡B2的焦距為fB2；其滿足關(guān)系式：0.12<|fB1/fB2|<0.18。在滿足所述關(guān)系式的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)機器視覺鏡頭的低畸變性能要求。進一步，所述調(diào)焦組與固定組之間設(shè)置有空氣間隔d，其滿足關(guān)系式：2.3mm<d<24.6mm。在滿足所述關(guān)系式的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)機器視覺鏡頭不同物距下調(diào)焦結(jié)構(gòu)的要求。進一步，所述調(diào)焦組的焦距為f1，調(diào)焦組與第一透鏡、第二透鏡之間滿足關(guān)系式：1.0<fL1/f1<1.2；7<fL2/f1<12。進一步，所述固定組的焦距為為f2，固定組與第七透鏡、第八透鏡之間滿足關(guān)系式：0.4<fL7/f2<0.5；-5<fL8/f2<-1。進一步，所述第三透鏡的折射率為n3，第三透鏡的阿貝數(shù)為v3，其滿足關(guān)系式：1.40≤n3≤1.60；75≤v3≤90。進一步，所述第四透鏡的折射率為n4，第四透鏡的阿貝數(shù)為v4，其滿足關(guān)系式：1.60≤n4≤1.75；20≤v4≤30。進一步，所述第五透鏡的折射率為n5，第五透鏡的阿貝數(shù)為v5，其滿足關(guān)系式：1.55≤n5≤1.70；28≤v5≤40。進一步，所述第六透鏡的折射率為n6，第六透鏡的的阿貝數(shù)為v6，其滿足關(guān)系式：1.60≤n6≤1.70；36≤v6≤55。進一步，所述光闌位于第四透鏡和第五透鏡之間，光闌的孔徑范圍為0.94mm～10.10mm。光闌的通光孔徑在F2.0～F22.0范圍內(nèi)可調(diào)。進一步，所述第一透鏡至第九透鏡均為玻璃球面透鏡，第三透鏡至第六透鏡分別為氟冕玻璃、重火石玻璃、鋇火石玻璃、鑭冕玻璃制成，第九透鏡為重磷冕玻璃制成。本實用新型在畸變控制上，使用具有對稱性的雙高斯光學結(jié)構(gòu)，合理分配透鏡組和組成各透鏡組的光焦度，解決光學畸變特殊問題，使鏡頭實現(xiàn)大于-0.2％的低畸變性能。本實用新型采用調(diào)焦組作軸向運動來實現(xiàn)不同物距的對焦，鏡片群組在軸向運動的過程中可以補償因物距不同而產(chǎn)生的球差、像散、場曲等像差，使得不同物距的像差都得到很好的校正，從而實現(xiàn)物距無窮遠到超近攝距0.1m工作距離范圍內(nèi)圖像高解析度。本實用新型利用光學材料熱特性之間的差異，通過不同特性材料的組合來消除溫度的影響，解決高低溫解析焦點漂移問題，在較大的溫度范圍內(nèi)(-40℃～80℃)能夠保持圖像高解析度，解決了高低溫解析不良的技術(shù)難點。本實用新型采用全玻璃九片式結(jié)構(gòu)，全部采用環(huán)保玻璃，在確保光學系統(tǒng)無熱化性能優(yōu)良的同時，減小對環(huán)境的污染，符合環(huán)保要求。本實用新型中的第一透鏡至第九透鏡均為玻璃球面透鏡，第三透鏡至第六透鏡分別為國產(chǎn)重氟冕玻璃、重火石玻璃、鋇火石玻璃、鑭冕玻璃制成；第九透鏡為重磷冕玻璃制成，因此能夠?qū)崿F(xiàn)消熱差和色差。本實用新型可兼容2/3″、1/2″、1/1.8″感光芯片COMS/CCD，適用于機器視覺多場合的識別、判斷、檢測和控制功能，應用前景廣闊，提升了市場競爭力。綜上所述，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)從無窮遠到超近攝距的工作距離內(nèi)，保持低畸變性能，具有在較大的溫度范圍內(nèi)保持圖像高解析度的特點。附圖說明圖1為本實用新型第一實施例的透鏡示意圖。圖2為第一實施例的解析圖。圖3為第一實施例的常溫20℃解析圖。圖4為第一實施例的場曲畸變圖。圖5為第一實施例的Spot圖。圖6為第一實施例的低溫-40℃解析圖。圖7為第一實施例的高溫80度解析圖。圖8為本實用新型第二實施例的解析圖。圖9為第二實施例的常溫20℃解析圖。圖10為第二實施例的Spot圖。圖11為第二實施例的場曲畸變圖。圖12為第二實施例的低溫-40℃解析圖。圖13為第二實施例的高溫80℃解析圖。圖14為本實用新型第三實施例的解析圖。圖15為第三實施例的常溫20℃解析圖。圖16為第三實施例的Spot圖。圖17為第三實施例的場曲畸變圖。圖18為第三實施例的低溫-40℃解析圖。圖19為第三實施例的高溫80℃解析圖。圖中：L1為第一透鏡，L2為第二透鏡，L3為第三透鏡，L4為第四透鏡，L5為第五透鏡，L6為第六透鏡，L7為第七透鏡，L8為第八透鏡，L9為第九透鏡，S1為第一透鏡L1的前表面，S2為第一透鏡L1的后表面，S3為第二透鏡L2的前表面，S4為第二透鏡L2的后表面，S5為第三透鏡L3的前表面，S6為第三透鏡L3的后表面，S7為第四透鏡L4的后表面，S8為光闌10的表面，S9為第五透鏡L5的前表面，S10為第五透鏡L5的后表面，S11為第六透鏡L6的后表面，S12為第七透鏡L7的前表面，S13為第七透鏡L7的后表面，S14為第八透鏡L8的前表面，S15為第八透鏡L8的后表面，S16為第九透鏡L9的前表面，S17為第九透鏡L9的后表面，S18為濾光片的前表面，S19為濾光片的后表面，S20為像面。具體實施方式下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。第一實施例參見圖1-圖7，本低畸變近攝距無熱化機器視覺鏡頭，從物方至像方依次包括調(diào)焦組、光闌和固定組，所述調(diào)焦組包括具有正光焦度的第一透鏡L1、具有正光焦度的第二透鏡L2、具有正光焦度的第三透鏡L3和具有負光焦度的第四透鏡L4，具有負光焦度的第五透鏡L5，具有正光焦度的第六透鏡L6，具有正光焦度的第七透鏡L7，具有負光焦度的第八透鏡L8；所述固定組包括具有正光焦度的第九透鏡L9。在本實施例中，第一透鏡L1為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第一透鏡L1的焦距為fL1；第二透鏡L2為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第二透鏡L2的焦距為fL2；第三透鏡L3為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第三透鏡L3的焦距為fL3；第四透鏡L4為彎向像面的凹凸或雙凹結(jié)構(gòu)；第四透鏡L4的焦距為fL4；第五透鏡L5為雙凹結(jié)構(gòu)；第五透鏡L5的焦距為fL5；第六透鏡L6為雙凸結(jié)構(gòu)；第六透鏡L6的焦距為fL6；第七透鏡L7為雙凸結(jié)構(gòu)；第七透鏡L7的焦距為fL7；第八透鏡L8為彎向像面的凹凸結(jié)構(gòu)；第八透鏡L8的焦距為fL8；第九透鏡L9為雙凸或凹凸結(jié)構(gòu)；第九透鏡L9的焦距為fL9。在本實施例中，所述調(diào)焦組為正光焦度，調(diào)焦組的焦距為f1，所述固定組為正光焦度，固定組的焦距為f2，其滿足關(guān)系式：0.35<|f1/f2|<0.5。所述第三透鏡L3與第四透鏡L4組成第一膠合透鏡B1，所述第一膠合透鏡B1的焦距為fB1；所述第五透鏡L5與第六透鏡L6組成第二膠合透鏡B2，所述第二膠合透鏡B2的焦距為fB2；其滿足關(guān)系式：0.12<|fB1/fB2|<0.18。所述調(diào)焦組與固定組之間設(shè)置有空氣間隔d，其滿足關(guān)系式：2.3mm<d<24.6mm。所述調(diào)焦組的焦距為f1，調(diào)焦組與第一透鏡L1、第二透鏡L2之間滿足關(guān)系式：1.0<fL1/f1<1.2；7<fL2/f1<12。所述固定組的焦距為f2，固定組與第七透鏡L7、第八透鏡L8之間滿足關(guān)系式：0.4<fL7/f2<0.5；-5<fL8/f2<-1。所述第三透鏡L3的折射率為n3，第三透鏡L3的阿貝數(shù)為v3，其滿足關(guān)系式：1.40≤n3≤1.60；75≤v3≤90。所述第四透鏡L4的折射率為n4，第四透鏡L4的阿貝數(shù)為v4，其滿足關(guān)系式：1.60≤n4≤1.75；20≤v4≤30。所述第五透鏡L5的折射率為n5，第五透鏡L5的阿貝數(shù)為v5，其滿足關(guān)系式：1.55≤n5≤1.70；28≤v5≤40。所述第六透鏡L6的折射率為n6，第六透鏡L6的的阿貝數(shù)為v6，其滿足關(guān)系式：1.60≤n6≤1.70；36≤v6≤55。所述光闌位于第四透鏡和第五透鏡之間，光闌的孔徑范圍為0.94mm～10.10mm。所述第一透鏡L1至第九透鏡L9均為玻璃球面透鏡，第三透鏡L3至第六透鏡L6分別為氟冕玻璃、重火石玻璃、鋇火石玻璃、鑭冕玻璃制成，第九透鏡L9為重磷冕玻璃制成。所述光闌位于第四透鏡和第五透鏡之間，光闌的孔徑范圍為0.94mm～10.10mm。所述光闌的孔徑在F2.0～F22.0范圍內(nèi)可調(diào)。所述鏡頭可兼容2/3″、1/2″、1/1.8″感光芯片COMS/CCD。在本實施例中，當視覺鏡頭的9片透鏡及一片保護玻璃的焦距、群組空氣間隔d以及鏡片曲率半徑、厚度、間距、折射率、阿貝數(shù)分別滿足以下條件時：工作距離WD＝600mm，視覺鏡頭的焦距f＝34.7mm，光圈F#＝2.08，視場角FOV＝17.6°。fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fL8fL945.27476.2627.26-14.13-19.2519.6742.15-390.4893.72物距(mm)無窮遠1000600200100d3.4755.1006.23012.51024.582上表中，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，fL1～fL9為各透鏡焦距，f1為調(diào)焦組焦距，f2為固定組焦距，fB1、fB2為膠合鏡片焦距。圖2至圖7為工作物距WD＝600mm，視覺鏡頭的焦距f＝34.7mm，光圈F#＝2.08，視場角FOV＝17.6°時的MTF、常溫離焦曲線、場曲畸變圖、點列圖、低溫-40℃、高溫80℃離焦曲線圖，從圖中可以看出，系統(tǒng)畸變控制在-2％以內(nèi)，在低溫-40℃、高溫80℃時，系統(tǒng)離焦控制在±0.005mm范圍內(nèi)，由此可見，本實用新型第一實施例所提供的機器視覺鏡頭的畸變，能夠滿足系統(tǒng)低畸變和大的溫度范圍內(nèi)高解析度的要求。第二實施例參見圖8-圖13，在本實施例中，當視覺鏡頭的9片透鏡及一片保護玻璃的焦距、群組空氣間隔d以及鏡片曲率半徑、厚度、間距、折射率、阿貝數(shù)分別滿足以下條件時：WD＝600mm，f＝33.4mm，F(xiàn)#＝2.02，F(xiàn)OV＝18.3°；fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fL8fL944.43341.5027.18-14.08-19.3219.7042.14-383.8396.28|f1/f2||fB1/fB2|fL1/f1fL2/f1fL7/f2fL8/f20.3970.1321.1638.9420.438-3.987物距(mm)無窮遠1000600200100d2.3193.8174.85510.55921.272上表中，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，fL1～fL9為各透鏡焦距，f1為調(diào)焦組焦距，f2為固定組焦距，fB1、fB2為膠合鏡片焦距。圖8至圖13為工作物距WD＝600mm，焦距f＝33.4mm，光圈F#＝2.02，視場角FOV＝18.3°時的MTF、常溫離焦曲線、場曲畸變圖、點列圖、低溫-40℃、高溫80℃離焦曲線圖，從圖中可以看出，系統(tǒng)畸變控制在-2％以內(nèi)，在低溫-40℃、高溫80℃時，系統(tǒng)離焦控制在±0.005mm范圍內(nèi)，由此可見，本實用新型第二實施例所提供的機器視覺鏡頭的畸變，滿足系統(tǒng)低畸變和大的溫度范圍內(nèi)高解析度的要求。其余未述部分見第一實施例，不再贅述。第三實施例參見圖14-圖19，在本實施例中，當該視覺鏡頭的9片透鏡及一片保護玻璃的焦距、群組空氣間隔d以及鏡片曲率半徑、厚度、間距、折射率、阿貝數(shù)分別滿足以下條件時：WD＝600mm，f＝35mm，F(xiàn)#＝2.04，F(xiàn)OV＝17.6°。fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fL8fL946.41305.0528.01-14.01-21.6121.0333.26-87.6283.03|f1/f2||fB1/fB2|fL1/f1fL2/f1fL7/f2fL8/f20.4900.1761.1417.5020.401-1.055物距(mm)無窮遠1000600200100d3.0334.7345.91012.40224.582表中，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，fL1～fL9為各透鏡焦距，f1為調(diào)焦組焦距，f2為固定組焦距，fB1、fB2為膠合鏡片焦距。圖14至圖19為工作物距WD＝600mm，焦距f＝35mm，光圈F#＝2.04，視場角FOV＝17.6°時的MTF、常溫離焦曲線、場曲畸變圖、點列圖、低溫-40℃高溫80℃離焦曲線圖，從圖中可以看出，系統(tǒng)畸變控制在-2％以內(nèi)，在低溫-40℃高溫80℃時，系統(tǒng)離焦控制在±0.005mm范圍內(nèi)，由此可見，本實用新型第三實施例所提供的機器視覺鏡頭的畸變，滿足系統(tǒng)低畸變和大的溫度范圍內(nèi)高解析度的要求。在第一實施例至第三實施例中，各條件式或關(guān)系式應當滿足下面表格的條件：以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當前第1頁1 2 3