该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

1.本发明创造涉及光学成像设备技术领域及光电显示技术领域，具体为一种用于机器视觉设备上的超低畸变高分辨率工业镜头。


背景技术：

2.科技发展日新月异，机器视觉行业伴随着制造业的强势崛起，受到各行各业的广泛关注和充分的工业应用。机器视觉目前已成为实现工业自动化和智能化的核心关键点之一。
3.镜头是机器视觉领域的眼睛，从检测物品开始，就一直扮演眼睛的角色，反馈检测情况给工业相机。机器视觉镜头的畸变是视野中局部放大倍数不一致造成的图像扭曲。由于受制作工艺影响，镜头畸变是不可避免的，镜头越好畸变越小。对于普通的光学镜头，只要感觉不出它所成像的变形，这种成像缺陷就可以忽略，但对于某些要利用像来测定物体大小尺寸的应用，畸变的影响就非常重要了，它直接影响测量精度，故在精密测量系统等精度要求高的情况下，必须考虑机器视觉镜头的畸变。普通工业镜头的畸变一般在 1％-2％，这样的畸变通常会影响检测精度，进而直接影到视觉系统的整体性能。因而具有超低畸变、高性能分辨率的工业镜头拥有广阔的市场前景，该种镜头能够更加真实的反映图像效果，改善色彩还原性，提高图像的清晰度。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中存在的的不足，本发明创造提供一种能够实现微型化、大视场相对照度高、均匀性好、近摄距离小、分辨率达五百万像素的高成像质量效果的超低畸变高分辨率工业镜头。
5.为实现其目的本发明创造所采取的技术方案是：一种超低畸变高分辨率工业镜头，包括镜筒本体，所述镜筒本体内从物方到像方依次设有负光焦度前透镜组、负光焦度中部调焦组、正光焦度后透镜组，所述负光焦度前透镜组由正光焦度第一透镜、负光焦度第二透镜、负光焦度第三透镜、负光焦度第四透镜组成；负光焦度中部调焦组由负光焦度第五透镜组成；正光焦度后透镜组由正光焦度第六透镜、正光焦度第七透镜、负光焦度第八透镜与正光焦度第九透镜及负光焦度第十透镜组成的三胶合透镜、正光焦度第十一透镜、正光焦度第十二透镜组成；
6.所述正光焦度第一透镜为弯月透镜，所述正光焦度第一透镜通过内压圈固定在镜筒本体内；所述负光焦度第二透镜为弯月透镜，所述正光焦度第一透镜与负光焦度第二透镜之间安装第一隔圈；
7.所述负光焦度第三透镜与负光焦度第四透镜均为弯月透镜，所述负光焦度第二透镜与负光焦度第三透镜直接相连，所述负光焦度第三透镜与负光焦度第四透镜直接相连；
8.所述负光焦度第五透镜为弯月透镜，负光焦度第五透镜通过套筒及内压圈固定于镜筒本体内，并通过调焦螺钉与外部调焦环连接；
9.所述正光焦度第六透镜为双凸透镜，所述正光焦度第六透镜通过内压圈固定在镜筒本体内；所述正光焦度第七透镜为双凸透镜，所述正光焦度第七透镜通过内压圈固定在镜筒本体内；所述正光焦度第六透镜与正光焦度第七透镜间设有手动光圈模组；
10.所述负光焦度第八透镜与正光焦度第九透镜及负光焦度第十透镜组成三胶合透镜，所述三胶合透镜与正光焦度第十一透镜间安装第二隔圈；
11.所述正光焦度第十一透镜及正光焦度第十二透镜为双凸透镜，所述正光焦度第十一透镜与正光焦度第十二透镜间安装第三隔圈，所述正光焦度第十二透镜通过外压圈固定在镜筒本体中。
12.本发明创造有益效果：本发明创造提供了一种具有手动光圈调节和手动调焦的超低畸变高分辨率工业镜头，可实现无穷远至0.1米的近摄效果，有效焦距f＝8mm，最大相对孔径数f/#＝1.5，光学系统总长小于70mm,像面尺寸 2/3英寸，分辨率为500万像素，全视场分辨率可达140lp/mm，画面均匀性好，周边与中心照度比达70％以上，且具有超低畸变率，总畸变率低于1％。与现有技术相比，该一种超低畸变高分辨率工业镜头方案通过采用小型化紧凑的结构设计，使其更便于在机器视觉设备中安装；通过不同光焦度镜片搭配、采用超低失真设计技术及400-1000nm宽光谱，彻底矫正了造成图像处理困难的畸变，画面失真被最大程度抑制，有效的降低透镜的反光损失，减少眩光，增大反差，改善色彩还原性，从而更加真实的反映图像效果，提高图像的清晰度。
附图说明
13.图1为本发明创造的整体结构示意图；
14.图2为本发明创造光学系统结构示意图；
15.图3为本发明创造mtf(调制传递函数)示意图；
16.图4为本发明创造场曲和畸变示意图；
17.图5为本发明创造光斑图；
18.图6为本发明创造照度图。
具体实施方式
19.下面结合附图及具体实施例，对本发明创造做进一步的说明，其结构和优点将更加清楚：
20.参看图1、2，一种超低畸变高分辨率工业镜头，包括镜筒本体1，所述镜筒本体1内从物方到像方依次设有负光焦度前透镜组、负光焦度中部调焦组、正光焦度后透镜组，所述负光焦度前透镜组由正光焦度第一透镜g1、负光焦度第二透镜g2、负光焦度第三透镜g3、负光焦度第四透镜g4组成；负光焦度中部调焦组由负光焦度第五透镜g5组成，通过移动负光焦度第五透镜g5的相对位置实现调焦；正光焦度后透镜组由正光焦度第六透镜g6、正光焦度第七透镜g7、负光焦度第八透镜g8与正光焦度第九透镜g9及负光焦度第十透镜g10组成的三胶合透镜、正光焦度第十一透镜g11、正光焦度第十二透镜g12组成。
21.所述正光焦度第一透镜g1为弯月透镜，所述正光焦度第一透镜g1通过内压圈固定在镜筒本体1内，该第一透镜g1采用正光焦度，可有效矫正畸变，避免高低温时镜片表面出现雾气；所述负光焦度第二透镜g2为弯月透镜，所述正光焦度第一透镜g1与负光焦度第二
透镜g2之间安装第一隔圈6；
22.所述负光焦度第三透镜g3与负光焦度第四透镜g4均为弯月透镜，所述负光焦度第二透镜g2与负光焦度第三透镜g3直接相连，所述负光焦度第三透镜g3与负光焦度第四透镜g4直接相连；
23.所述负光焦度第五透镜g5为弯月透镜，负光焦度第五透镜g5通过套筒2 及内压圈固定于镜筒本体1内，并通过调焦螺钉3与外部调焦环4连接，实现手动调焦，所述调焦环4能够使得对焦转动角度增大，对焦过程精细微调，更易于实现清晰对焦；
24.所述正光焦度第六透镜g6为双凸透镜，所述正光焦度第六透镜g6通过内压圈固定在镜筒本体1内；所述正光焦度第七透镜g7为双凸透镜，所述正光焦度第七透镜g7通过内压圈固定在镜筒本体1内；所述正光焦度第六透镜 g6与正光焦度第七透镜g7间设有手动光圈模组5；所述手动光圈模组5通过导钉与光圈环相连，通过微调光圈环实现光圈调节，调整到某一位置后锁紧即实现光圈定位。
25.所述负光焦度第八透镜g8与正光焦度第九透镜g9及负光焦度第十透镜 g10组成三胶合透镜，所述三胶合透镜与正光焦度第十一透镜g11间安装第二隔圈7；
26.所述正光焦度第十一透镜g11及正光焦度第十二透镜g12为双凸透镜，所述正光焦度第十一透镜g11与正光焦度第十二透镜g12间安装第三隔圈8，所述正光焦度第十二透镜g12通过外压圈固定在镜筒本体1中；
27.所述负光焦度前透镜组的正光焦度第一透镜g1后表面顶点至负光焦度第二透镜g2前表面顶点的距离为0.05-0.3mm；
28.所述负光焦度前透镜组的负光焦度第二透镜g2后表面顶点至负光焦度第三透镜g3的前表面顶点的距离为3.0-4.0mm；
29.所述负光焦度前透镜组的负光焦度第三透镜g3后表面顶点至负光焦度第四透镜g4的前表面顶点的距离为2.3-3.5mm；
30.所述负光焦度前透镜组的正光焦度第四透镜g4后表面顶点至负光焦度中部调焦组的负光焦度第五透镜g5的前表面顶点的距离为3-3.8mm；
31.所述负光焦度中部调焦组的负光焦度第五透镜g5后表面顶点至正光焦度后透镜组的正光焦度第六透镜g6的前表面顶点的距离为3.0-4.0mm；
32.所述正光焦度后透镜组的正光焦度第六透镜g6后表面顶点与手动光圈模组5前表面顶点的距离为4.5mm-5.0mm；
33.所述手动光圈模组5后表面顶点与正光焦度后透镜组的正光焦度第七透镜g7前表面顶点的距离为0.5mm-1.2mm；
34.所述正光焦度后透镜组的正光焦度第七透镜g7后表面顶点与负光焦度第八透g8镜前表面顶点的距离为1.1mm-2.0mm；
35.所述正光焦度后透镜组的负光焦度第十透镜g10后表面顶点与正光焦度第十一透镜g11前表面顶点的距离为0.5mm-1.5mm；
36.所述正光焦度后透镜组的正光焦度第十一透镜g11后表面顶点与正光焦度第十二透镜g12前表面顶点的距离为2.0mm-2.8mm；
37.所述的一种超低畸变高分辨率工业镜头的透镜参数如下：
[0038][0039]
参看图3-6，本发明创造公开了一种具有手动光圈调节和手动调焦的超低畸变高分辨率工业镜头，可实现无穷远至0.1米的近摄效果，有效焦距f＝8mm，最大相对孔径数f/#＝1.5，光学系统总长小于70mm，像面尺寸2/3英寸，分辨率为500万像素，全视场分辨率可达140lp/mm，画面均匀性好，周边与中心照度比达70％以上，且具有超低畸变率，总畸变率低于1％。与现有技术相比，该一种超低畸变高分辨率工业镜头方案通过采用小型化紧凑的结构设计，使其更便于在机器视觉设备中安装；通过不同光焦度镜片搭配、采用超低失真设计技术及400-1000nm宽光谱，彻底矫正了造成图像处理困难的畸变，画面失真被最大程度抑制，有效的降低透镜的反光损失，减少眩光，增大反差，改善色彩还原性，从而更加真实的反映图像效果，提高图像的清晰度。
[0040]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0041]
以上所述实施例，仅为本发明创造的一部分实施例，本发明创造的构思和范围不限于上述示范性实施例的细节。因此，在不脱离本发明创造设计构思的前提下，本领域其他技术人员根据本发明创造的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明创造的保护范围，本发明创造请求保护的内容全部记载在权利要求书中。