一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，主要由具有正光焦度的前透镜组、具有正光焦度的后透镜组和位于前透镜组与后透镜组之间的光阑组成，所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜组成的胶合透镜；所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜。本发明专利技术采用八片球面透镜，具有小F数、结构紧凑，低畸变，高分辨率等特点，非常适合集成到机器视觉系统。

【技术实现步骤摘要】
一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头
本专利技术涉及紫外光学成像
，特别涉及一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头。
技术介绍
近年来，随着机器视觉技术的发展，使用的场合也越来越多，对机器视觉系统的要求也越来越高。而光学镜头作为机器视觉系统的重要组成部分，其成像质量直接影响着系统的检测和判断结果，可见光学镜头对整个机器视觉系统有着决定性作用。但是现有的机器视觉镜头主要集中在可见光和红外波段，在紫外波段的产品较少。相对于可见光和红外波段而言，紫外波段具有更短的波长，更有可能击中原子和分子，所以紫外镜头跟普通镜头相比，更能看清一些潜在的、反差微弱的或受背景干扰的物体表面细节，如表面的划痕、焊伤或者遗留手印等，非常适合工业化生产过程中对产品的检测和识别。但是由于紫外波段可选择的材料少，导致紫外镜头的色差校正困难，成像质量不易提高，所以很多紫外镜头都是通过增大系统F数来达到高空间分辨率，但增大系统F数的同时又会使系统的进光量减少，影响像面照度，所以如何能在小F数的情况下同时具有高的成像质量是目前紫外镜头需要继续突破的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，该紫外镜头结构紧凑，像质高，畸变低。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，主要由具有正光焦度的前透镜组、具有正光焦度的后透镜组和位于前透镜组与后透镜组之间的光阑组成，所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜组成的胶合透镜；所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜。进一步的，所述第一透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，所述第二透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，所述第三透镜为双凹透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凹透镜，所述第八透镜为凹面朝向像面的弯月透镜。进一步的，所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述第四透镜和光阑之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述光阑和第五透镜之间的空气间隔介于2mm和4mm之间，所述第五透镜和第六透镜之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，所述第六透镜和第七透镜之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，所述第七透镜和第八透镜之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，所述第八透镜和像面之间的空气间隔介于10mm和15mm之间。进一步的，所述第一透镜的焦距介于-95mm和-105mm之间，所述第二透镜的焦距介于45mm和55mm之间，所述胶合透镜的焦距介于-135mm和-145mm之间，所述第五透镜的焦距介于15mm和25mm之间，所述第六透镜的焦距介于5mm和15mm之间，所述第七透镜的焦距介于-5mm和-15mm之间，所述第八透镜的焦距介于1105mm和1115mm之间。进一步的，所述紫外镜头的有效焦距为25mm，相对数值孔径F/2.8，使用2/3〞CCD接收，最大口径小于16mm，光学总长为第一透镜到第八透镜的距离29.9mm。进一步的，所述紫外镜头的全视场为25°，工作波段为230nm-1000nm。本专利技术的有益效果是提供了一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，该紫外镜头采用八片球面透镜，在奈奎斯特频率为200lp/mm的情况下全视场全波段调制传递函数值大于0.3，成像畸变小于0.5%，具有小F数、结构紧凑、高像质、低畸变、高分辨率等特点，工作波段为230nm-1000nm，用可见光调焦后可进行紫外或红外照相，非常适合集成到机器视觉系统。下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例的紫外镜头的光学结构图。图2是图1中光学镜头视场角为0°、3°、5°、8°、12.5°各视场在像面上的光线点列图。图3是图1中光学镜头的各视场像面上的传递函数MTF曲线图。图4是图1中光学镜头的场曲和畸变图。图5是图1中光学镜头的垂轴色差图。图6是图1中光学镜头的轴向色差图。具体实施方式本专利技术高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，如图1所示，主要由具有正光焦度的前透镜组、具有正光焦度的后透镜组、位于前透镜组与后透镜组之间的光阑9和像面10组成，前透镜组位于光阑9前侧，从物方到像方依次设有具有负光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、具有负光焦度的第三透镜3和具有正光焦度的第四透镜4组成的胶合透镜；后透镜组位于光阑9后侧，从物方到像方依次设有具有正光焦度的第五透镜5、具有正光焦度的第六透镜6、具有负光焦度的第七透镜7、具有负光焦度的第八透镜8。其中，第一透镜1为凹面朝向像面的弯月透镜，第二透镜2为凹面朝向像面的弯月透镜，第三透镜3为双凹透镜，第四透镜4为双凸透镜，第五透镜5为双凸透镜，第六镜6为双凸透镜，第七透镜7为双凹透镜，第八透镜8为凹面朝向像面的弯月透镜。第一透镜1和第二透镜2之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，第二透镜2和第三透镜3之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，第四透镜4和光阑9之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，光阑9和第五透镜5之间的空气间隔介于2mm和4mm之间，第五透镜5和第六透镜6之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，第六透镜6和第七透镜7之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，第七透镜7和第八透镜8之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，第八透镜8和像面10之间的空气间隔介于10mm和15mm之间。在本实施例中，第一透镜1和第二透镜2之间的空气间隔为2mm，第二透镜2和第三透镜3之间的空气间隔为2mm，第四透镜4和第五透镜5之间的空气间隔为4.5mm，第五透镜5和第六透镜6之间的空气间隔为0.2mm，第六透镜6和第七透镜7之间的空气间隔为0.6mm，第七透镜7和第八透镜8之间的空气间隔为0.5mm，第八透镜8和像面10之间的空气间隔为12.5mm。第一透镜1的焦距介于-95mm和-105mm之间，第二透镜2的焦距介于45mm和55mm之间，胶合透镜的焦距介于-135mm和-145mm之间，第五透镜5的焦距介于15mm和25mm之间，第六透镜6的焦距介于5mm和15mm之间，第七透镜7的焦距介于-5mm和-15mm之间，第八透镜8的焦距介于1105mm和1115mm之间。由于普通玻璃在紫外波段的透过性能差，因此紫外透镜可选材料很少，虽然目前已经有研制出几种玻璃材料，使玻璃在400nm波长范围的透过率增大，但是对300nm区域仍有较大的吸收，出于对整个物镜在230nm-365nm波段的透过率性能和材料的工艺性和稳定性考虑，本实施例最终选择了熔石英和氟化钙两种材料。本实施例中紫外镜头的有效焦距为25mm，相对数值孔径F/2.8，使用2/3〞CCD（Charge-coupledDevice）接收，最大口径小于16mm，光学总长为第一透镜到第八透镜的距离29.9mm。紫外镜头的全视场为25°，工作波段为230nm-1000nm。本实施例中镜片参数和镜片中心厚度参数如下表1所示。表1图2是本专利技术实施例中光学镜头半视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，主要由具有正光焦度的前透镜组、具有正光焦度的后透镜组和位于前透镜组与后透镜组之间的光阑组成，其特征在于：所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜组成的胶合透镜；所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜。

【技术特征摘要】
1.一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，主要由具有正光焦度的前透镜组、具有正光焦度的后透镜组和位于前透镜组与后透镜组之间的光阑组成，其特征在于：所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜组成的胶合透镜；所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜；所述第一透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，所述第二透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，所述第三透镜为双凹透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凹透镜，所述第八透镜为凹面朝向像面的弯月透镜。2.根据权利要求1所述的一种高像质、低畸变机器视觉紫外镜头，其特征在于：所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述第四透镜和光阑之间的空气间隔介于1mm和3mm之间，所述光阑和第五透镜之间的空气间隔介于2mm和4mm之间，所述第五透镜和第六透镜之间的空气间隔介...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，马帅，刘巧玲，
申请(专利权)人：福建浩蓝光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35