[发明专利]一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统

说明书

本发明涉及视觉镜头技术领域，具体为一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统，包括八个透镜，八个透镜从物面侧到像面侧依次包括：具有负光焦度、弯月结构的第一透镜；具有正光焦度、弯月结构的第二透镜；具有负光焦度、弯月结构的第三透镜；以及位于第四透镜和第五透镜之间的光阑，形成低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头的光学系统；最大成像面为其分辨率可达70lp/mm，即对应的最大成像芯片时，其像素可达到8K像素，全视场角可达71.7°，光学畸变低于0.45％；采用整组对焦方式，实现工作距离278mm‑1048mm的清晰对焦，能满足不同的应用需求，同时其通光孔径也可灵活调节。

技术领域

本发明涉及视觉镜头技术领域，具体为一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统。

背景技术

机器视觉系统的作用在于使用机器对目标件进行测量、判断和检测缺陷等，来减小或者是消除人为操作时的误判，提高测量精度和稳定性。其核心原理是通过机器视觉镜头将光信号收集给相机，再由相机将光信号转化为电信号给图像处理系统，根据所采集的图像信息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。

在工业4.0的推动下，机器视觉需求与日俱增，特别是在电子制造、票据检测和尺寸测量等众多行业中，对线扫机器视觉镜头的光学畸变、工作距离、视野大小等要求越来越高，特别是一些广角线扫镜头，既要求大视野大靶面，同时还要求光学畸变要小。然而国内现有的线扫机器视觉镜头普遍存在光学畸变、视场角和工作距离无法同时兼顾的现象，导致在生产应用中常常出现顾此失彼的状况：视野满足工件检测的要求，但光学畸变过大，直接降低了测量的精确度；当光学畸变满足要求时，往往视野相对比较小，需要增加相机和镜头才能拍全工件，增加生产成本。因此对于低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头的研发就更为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头光学系统，包括八个透镜，八个透镜从物面侧到像面侧依次包括：具有负光焦度、弯月结构的第一透镜；具有正光焦度、弯月结构的第二透镜；具有负光焦度、弯月结构的第三透镜；具有正光焦度、双凸结构的第四透镜；具有正光焦度、弯月结构的第五透镜；具有负光焦度、弯月结构的第六透镜；具有正光焦度、弯月结构的第七透镜；具有负光焦度、弯月结构的第八透镜，以及位于第四透镜和第五透镜之间的光阑，形成低畸变广角定焦线扫机器视觉镜头的光学系统；

所述第三透镜和第四透镜胶合，形成具有正光焦度的第一胶合透镜组；所述第五透镜和第六透镜胶合，形成具有负光焦度的第二胶合透镜组，所述光学系统的焦距为f，所述第一胶合透镜组的焦距为f_U1，所述第二胶合透镜组的焦距为f_U2，满足如下关系式：

7＜|f_U1/f|＜15，3＜|f_U2/f|＜6。

优选的，所述光学系统的第一透镜的前表面顶点到第八透镜的后表面顶点的距离L与光学系统的焦距f，满足如下关系式：

1.5＜|L/f|＜3.0。

优选的，所述光学系统的光学后截距BFL与光学系统的焦距f，满足如下关系式：

0.45＜|BFL/f|＜0.75。

优选的，所述光学系统的半像高y’与光学系统的焦距f，满足如下关系式：

0.6＜|y’/f|＜0.8。