[發(fā)明專(zhuān)利]可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010286234.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111538147B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡達(dá)嶺;沈棟慧;劉運(yùn)飛;吳泉英;葛大偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州德創(chuàng)測(cè)控科技有限公司;蘇州科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B15/14
• 分類(lèi)號(hào): G02B15/14;G02B13/22;G02B13/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

本發(fā)明屬于光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭。本發(fā)明提供的可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，沿光軸從物側(cè)至像側(cè)依次包括物方固定透鏡組、物方移動(dòng)透鏡組、孔徑光闌和像方固定透鏡組。當(dāng)工作距改變時(shí)只需調(diào)整物方移動(dòng)透鏡組進(jìn)行像面補(bǔ)償及像差平衡，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率高，而且具有極小的景深，可保證機(jī)器視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)能夠穩(wěn)定高效地獲取連接器Pin針位置度；成像性能好，可支持500萬(wàn)像素級(jí)別1in高分辨率工業(yè)相機(jī)；其遠(yuǎn)心度小，畸變小于等于0.5％，圖像失真度大大降低，檢測(cè)精度進(jìn)一步提升，可充分應(yīng)用于未來(lái)的機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域當(dāng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)是用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷。相較于人眼，機(jī)器視覺(jué)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性、更高的穩(wěn)定性，在分辨能力、感光范圍、響應(yīng)速度等方面都能很好地彌補(bǔ)人眼的不足。機(jī)器視覺(jué)的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及光源照明、光學(xué)鏡頭、圖像信號(hào)處理以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，其中光學(xué)鏡頭作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心部件，扮演著眼睛的角色，其成像質(zhì)量至關(guān)重要。

隨著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在精密檢測(cè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，普通光學(xué)鏡頭難以滿(mǎn)足檢測(cè)要求。為彌補(bǔ)普通光學(xué)鏡頭的不足，遠(yuǎn)心鏡頭應(yīng)運(yùn)而生，其具有獨(dú)特的光學(xué)特性：高分辨率、超寬景深、超低畸變以及獨(dú)有的平行光設(shè)計(jì)等，給機(jī)器視覺(jué)精密檢測(cè)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。遠(yuǎn)心是對(duì)鏡頭光學(xué)成像特性的一種描述，一個(gè)鏡頭是由一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)組成，光學(xué)系統(tǒng)的前后兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)著拍攝物體和成像芯片，由于光路可逆，這兩側(cè)在一定條件下可互換，在光學(xué)定義上把光線(xiàn)進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的一側(cè)叫做光學(xué)系統(tǒng)的物方，把光線(xiàn)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)折射出的一側(cè)叫做光學(xué)系統(tǒng)的像方。當(dāng)入瞳位于距離光學(xué)系統(tǒng)接近無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)就是物方遠(yuǎn)心；當(dāng)出瞳位于距離光學(xué)系統(tǒng)接近無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)就是像方遠(yuǎn)心；當(dāng)入瞳和出瞳分別位于光學(xué)系統(tǒng)無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí)，那么光緒系統(tǒng)就是物像雙側(cè)遠(yuǎn)心，簡(jiǎn)稱(chēng)雙遠(yuǎn)心。目前已有多種遠(yuǎn)心鏡頭應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域。

現(xiàn)今社會(huì)中，人們對(duì)電子元器件的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了更高的要求，特別是對(duì)Pin針位置度檢測(cè)的管控日趨嚴(yán)格。由于目前多數(shù)遠(yuǎn)心鏡頭景深較大，當(dāng)采用遠(yuǎn)心鏡頭對(duì)Pin針位置度檢測(cè)時(shí)，Pin針的四壁輪廓與器件背景的灰度差異較小，難以穩(wěn)定高效地獲取Pin針的位置度；再加上Pin針與基準(zhǔn)平面存在高度差，常規(guī)遠(yuǎn)心鏡頭景深無(wú)法兼容，需要調(diào)整鏡頭及相機(jī)位置，這樣就會(huì)帶來(lái)誤差，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，降低檢測(cè)效率。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有的遠(yuǎn)心鏡頭因景深無(wú)法兼容而難以穩(wěn)定高效地獲取Pin針的位置度的缺陷，從而提出一種測(cè)量精度高、成像質(zhì)量好的可變工作距小景深遠(yuǎn)心鏡頭。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，沿光軸從物側(cè)至像側(cè)依次由物方固定透鏡組、物方移動(dòng)透鏡組、孔徑光闌、像方固定透鏡組組成；

物方固定透鏡組，具有正光焦度，其沿光軸從物側(cè)至像側(cè)依次由具有負(fù)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(fù)光焦度的第四透鏡組成；

物方移動(dòng)透鏡組，具有負(fù)光焦度，并可沿光軸移動(dòng)，其沿光軸從物側(cè)至像側(cè)依次由具有正光焦度的第五透鏡、具有負(fù)光焦度的第六透鏡和具有負(fù)光焦度的第七透鏡組成；

孔徑光闌；

像方固定透鏡組，具有正光焦度，其沿光軸從物側(cè)至像側(cè)依次由具有正光焦度的第八透鏡、具有正光焦度的第九透鏡、具有負(fù)光焦度的第十透鏡、具有正光焦度的第十一透鏡、具有正光焦度的第十二透鏡和具有負(fù)光焦度的第十三透鏡組成。

優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)的可變工作距的小景深遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，所述第一透鏡的光線(xiàn)入射面中心與物面之間的距離為95～125mm，所述第五透鏡的光線(xiàn)入射面中心與第四透鏡的光線(xiàn)出射面中心之間的距離為0.89～25.16mm，所述第七透鏡的光線(xiàn)出射面中心與所述孔徑光闌的光線(xiàn)入射面中心之間的距離為27.09～2.83mm。