一种用于机器人视觉的镜头的制作方法

本申请涉及的光学成像领域，具体而言，涉及一种用于机器人视觉的镜头。

背景技术：

1、随着工业水平持续发展及人们生活水平的不断提升，社会对自动化产品的需求越来越旺盛，大到大型产线的工业机器人，小到家用电器如扫地机器人甚至儿童玩具比比皆是，极大的提高了生产生活的便捷性。而在机器人的开发技术中，视觉镜头则是机器人不可或缺的重要环节，为机器人在前行导航、环境识别、深度感知等功能的实现起着至关重要的作用。

2、镜头是机器人视觉中的至关重要的光学组件，其架构设计及光学性能对机器人的功能实现及成本控制影响深远。现有传统功能机器人（例如扫地机器人，送饭机器人，快递分拣机器人等）通常为了控制尺寸体积及成本，采用像质分辨率较低的视觉镜头，而对像质分辨率要求较高的诸如带有深度感知、环境探测等功能的机器人，为了保证成像分辨率及探测精度，必须选用像质分辨率较高的镜头，但其架构体积大及成本高等因素又难尽如人意。

3、因此，本申请提供了一种用于机器人视觉的镜头，以解决上述技术问题之一。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种用于机器人视觉的镜头，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

2、根据本申请的具体实施方式，第一方面，本申请提供一种用于机器人视觉的镜头，包括：

3、从物侧至像侧依次设置有平板玻璃、光阑、镜片组以及滤光片，所述镜片组包括从所述物侧至所述像侧依次的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、以及第五镜片；其中，所述光阑与所述平板玻璃相贴合，所述镜片组中各镜片分别为塑胶镜片，所述镜片组中各镜片分别为非球面镜片；其中，所述镜头与所述光阑满足如下约束关系：0.498≤dstop/f≤0.521；1.831≤ttl/f≤1.919；其中，f为所述镜头的总焦距，dstop为所述光阑的直径尺寸，ttl为所述镜头的总长。

4、一种实施方式中，所述镜头与所述第一镜片、以及所述第五镜片满足如下约束关系：0.042≤ds1/f≤0.053；0.837≤d5max/himg≤0.895；其中，ds1为所述光阑与所述第一镜片之间的空气间隙，d5max为所述第五镜片各表面的最大口径尺寸，himg为所述镜头的像面高度。

5、一种实施方式中，所述第一镜片、所述第二镜片、以及所述第四镜片分别具有正光焦度；所述第三镜片以及所述第五镜片分别具有负光焦度。

6、一种实施方式中，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、以及所述第五镜片，分别与所述镜头之间满足如下约束关系：1.61≤f1/f≤1.81；-3.85≤f2/f≤-2.89；-5.39≤f3/f≤-4.86；0.52≤f4/f≤0.86；-1.67≤f5/f≤-1.16；其中，f1为所述第一镜片的等效焦距，f2为所述第二镜片的等效焦距，f3为所述第三镜片的等效焦距，f4为所述第四镜片的等效焦距，f5为所述第五镜片的等效焦距，f为所述镜头的总焦距。

7、一种实施方式中，所述镜头的像面高度与所述镜头的焦距之间满足如下约束关系：0.787≤himg / f≤0.826；其中，himg为所述镜头的像面高度，f为所述镜头的总焦距。

8、一种实施方式中，所述镜头的背焦长度与所述镜头的总长之间满足如下约束关系：0.108≤bfl/ttl≤0.134；其中，bfl为所述镜头的背焦长度，ttl为所述镜头的总长。

9、一种实施方式中，所述平板玻璃用作衍射光学元件基底，以实现包括但不限于深度感知、特征探测的拓展应用。

10、本申请实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

11、本申请提供了一种用于机器人视觉的镜头，从物侧至像侧依次设置有平板玻璃、光阑、镜片组以及滤光片，镜片组包括从物侧至像侧依次的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、以及第五镜片。其中，光阑与平板玻璃相贴合，镜片组中各镜片分别为塑胶镜片，镜片组中各镜片分别为非球面镜片。其中，光阑s1与平板玻璃g1相贴合，且光阑s1位于平板玻璃g1的后表面，用以控制进光量的大小，并在一定程度上对像差进行平衡调节。由于非球面镜片的使用，极大的缩减了镜片的使用数量，改善架构设计，节省镜片成本的同时，达成视觉镜头架构小型化目标。此外，镜头与光阑满足0.498≤dstop/f≤0.521、以及1.831≤ttl/f≤1.919的约束关系。基于上述约束，可以保证对像差的矫正、以及扩展视场，并保证在实现高分辨率成像的同时达成小型化的目标。

技术特征：

1.一种用于机器人视觉的镜头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，所述镜头与所述第一镜片、以及所述第五镜片满足如下约束关系：

3.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、以及所述第五镜片，分别与所述镜头总焦距之间满足如下约束关系：

5.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，所述镜头的像面高度与所述镜头的焦距之间满足如下约束关系：

6.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，所述镜头的背焦长度与所述镜头的总长之间满足如下约束关系：

7.根据权利要求1所述的用于机器人视觉的镜头，其特征在于，所述平板玻璃用作衍射光学元件基底，以实现包括但不限于深度感知、特征探测的拓展应用。

技术总结
本申请提供了一种用于机器人视觉的镜头，包括：从物侧至像侧依次设置有平板玻璃、光阑、镜片组以及滤光片，镜片组包括从物侧至像侧依次的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、以及第五镜片；其中，光阑与平板玻璃相贴合，镜片组中各镜片分别为塑胶镜片，镜片组中各镜片分别为非球面镜片；其中，镜头满足如下约束关系：0.498≤D<subgt;stop</subgt;/f≤0.521；1.831≤TTL/f≤1.919；其中，f为镜头的总焦距，D<subgt;stop</subgt;为光阑的直径尺寸，TTL为镜头的总长。

技术研发人员：罗超,沈子程,倪一博
受保护的技术使用者：维悟光子（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8