CN101216594A - 8k线扫描镜头 - Google Patents

Abstract

一种8k线扫描镜头，从物方到像方，镜头筒体中依次固定有第一凸凹镜片、第二凸凹镜片、第一双凸镜片及第一双凹镜片的胶合件、可变光阑、第二双凹镜片与第二双凸镜片的胶合件、第一凹凸镜片、第二凹凸镜片。本发明摄取图象的精度高、色差小、图象不容易畸变，运用在自动光学检测设备上，可匹配大尺寸、高精度线阵CCD相机，是一种可调整放大倍率的线扫描镜头。

Description

8k线扫描镜头

(一)技术领域

本发明涉及一种镜头，特别是一种线扫描镜头。

(二)背景技术

目前，自动光学检测(AOI)设备已经广泛的应用到印刷线路板的自动检测方面，以提高生产效率和良品率，而线扫描镜头则是自动光学检测设备上的核心部件，只有镜头准确清晰的获取真实的印刷线路板图像，才能保证后端图像处理的进行。以前的自动光学检测设备上的镜头部件大部分来自国外进口，这些线扫描镜头存在精度低、色差大、容易发生畸变的缺陷，国外进口产品的畸变率一般在0.1％左右。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种8k线扫描镜头，要解决传统的线扫描镜头摄取图象的精度低、色差大、图象容易畸变的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种8k线扫描镜头，包括镜头筒体10和线性平行组合在镜头筒体10中的可变光阑9和复数个镜片，其特征在于：从物方到像方，镜头筒体10中依次固定有第一凸凹镜片1、第二凸凹镜片2、第一双凸镜片3及第一双凹镜片4的胶合件、可变光阑9、第二双凹镜片5与第二双凸镜片6的胶合件、第一凹凸镜片7、第二凹凸镜片8。

上述镜头筒体10的内壁上分布有固定各镜片用的复数个环形凸台101。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明运用在自动光学检测(AOI)设备上，可匹配大尺寸、高精度线阵CCD相机，是一种可调整放大倍率的线扫描镜头。

本发明是一种对印刷线路板线扫描取像的精密成像镜头，它对印刷线路板生产工艺造成的各种细微缺陷都能精确成像。

本发明在一定的放大倍率范围内，通过改变镜头的物距，并相应的调整像距和可变光阑的大小，都可以在满足像方CCD像元尺寸的分辨率下清晰成像，以满足自动光学检测设备不同的检测需求，提高检测质量。

本发明像方视场很大，为大视场、高精度的成像镜头，在2X下，NA＝0.1时，本发明的分辨率为对比度0.4下72lp/mm，接近衍射极限，并且只有很低的色差。

由于镜头视场大，成像的变形会造成图像与模板无法匹配，所以镜头的畸变需要严格校正，用于8K线阵相机的德国Schneider公司镜头的畸变为0.1％，本发明在不同倍率的使用情况下，在全视场范围内，畸变率都小于0.05％，如图6镜头的畸变曲线图，满足了成像及后端图像处理的要求。

(四)附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的光学结构示意图。

图2是本发明的剖面示意图。

图3是本发明的立体结构示意图。

图4是镜头的传递函数曲线图；

图5是镜头的场曲线图。

图6是镜头的畸变曲线图。

图7是垂轴像差。

图8是镜头的色焦移曲线图。(不同波长焦点的位移)

附图标记：1-第一凸凹镜片、2-第二凸凹镜片、3-第一双凸镜片、4-第一双凹镜片、5-第二双凹镜片、6-第二双凸镜片、7-第一凹凸镜片、8-第二凹凸镜片、9-可变光阑、10-镜头筒体、101-环形凸台。

(五)具体实施方式

实施例参见图1、图2、图3所示，这种8k线扫描镜头，包括镜头筒体10和线性平行组合在镜头筒体10中的可变光阑9和复数个镜片，其特征在于：从物方到像方，镜头筒体10中依次固定有第一凸凹镜片1、第二凸凹镜片2、第一双凸镜片3及第一双凹镜片4的胶合件、可变光阑9、第二双凹镜片5与第二双凸镜片6的胶合件、第一凹凸镜片7、第二凹凸镜片8。

上述镜头筒体10的内壁上分布有固定各镜片用的复数个环形凸台101。

本发明的工作过程：本发明用于可见光谱范围内，需要严格校正色差，同时针对CCD相机对600nm以上可见光波段更敏感的特点，本发明在该波段的像差也需要严格控制。

本发明为定焦变倍镜头，即镜头的焦距是固定的，不随着光路结构的调整而发生变化，但是其物距和像距是变化的，其相应的放大倍率也随着发生变化，像方视场大小固定，但物方视场的大小随着倍率发生变化，为了保证成像的精度，光阑大小也要作相应的调整。

本发明以2X为中心，其倍率范围在1.85～2.15X范围内都可以满足使用要求，本发明与CCD相机的成像部分分别固定在两根平行导轨上，靠电机带动镜头及CCD相机分别运动，来调整物距和像距。

镜头光圈所在部位的外面挂上齿形带，另一端与步进电机相连，靠电机的转动带动尺形带，调整光圈的大小，以控制成像的精度及进光量的多少。

下表是本发明的相关参数。

镜头传递函数曲线参见图4，横坐标：以每毫米线对数表示分辨率，该图最大72线对/mm。纵坐标：在相应的分辨率指标下的成像对比度。上面的四个指标：TS DIFF Limit表示衍射极限，即成像分辨率的极限。另外三个表示像面三个视场0，20.8，29mm的分辨率。(T表示子午方向(垂轴方向)，即图中y方向的分辨率，S表示弧矢方向，即图中x方向光束成像的分辨率)。

镜头的场曲线图参见图5：像面上各个视场偏离近轴焦点的位移量大小。横坐标：偏离量大小。纵坐标：各个视场的高度。一共六条线，分别表示三种波长T和S方向的场曲。

镜头的畸变曲线图参见图6：各个视场的成像变形大小。横坐标：变形大小。纵坐标：像方视场高度。以各个高度下成像的变形与该点理想成像高度比值的百分数表示畸变，越小越好。

垂轴像差参见图7，三组图分别表示抽取的三个像方视场高度0，20.8，29mmS和T方向的像差。横坐标：入瞳高度，入瞳是光阑在物方所成的图像，也就是表示物方成像光束的口径。纵坐标：成像点的光束会聚与理想点的偏离程度。表示相应入瞳高度处的光线在像方的位置偏离理想点的距离，越小越好。

镜头的色焦移曲线图参见图8，以587nm波长为基准，480～640nm波段光束成像像点的偏离程度。

Claims (2)

1.一种8k线扫描镜头，包括镜头筒体(10)和线性平行组合在镜头筒体(10)中的可变光阑(9)和复数个镜片，其特征在于：从物方到像方，镜头筒体(10)中依次固定有第一凸凹镜片(1)、第二凸凹镜片(2)、第一双凸镜片(3)及第一双凹镜片(4)的胶合件、可变光阑(9)、第二双凹镜片(5)与第二双凸镜片(6)的胶合件、第一凹凸镜片(7)、第二凹凸镜片(8)。

2.根据权利要求1所述的8k线扫描镜头，其特征在于：上述镜头筒体10的内壁上分布有固定各镜片用的复数个环形凸台(101)。

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