CN109254388A - 远心光学检像系统及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种远心光学检像系统及成像方法，该光学检像系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4,弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组,双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组，该远心光学检像系统，其物方远心度及像方远心度均满足远心系统条件，构成双远心系统，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。

Description

远心光学检像系统及成像方法
技术领域
本发明涉及一种远心光学检像系统及成像方法。
背景技术
随着工业智能化技术的普及，对工业制造检测的要求越来越高。现有市场已有多种远心镜头运用于工业检测当中，远心镜头主要的作用就是有效降低视差，可在一定物距范围内保持相同的放大倍率，而目前市场上这类镜头普遍存在着画面亮度不均匀等问题，其像方远心度及物方远心度无法同时满足高远心度的要求，双远心镜头成本高亦是使其无法普及应用的原因。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种远心光学检像系统及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种远心光学检像系统，该光学检像系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，该光学检像系统的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06<f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09< f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05<f7/f <0.07。
进一步的，f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
进一步的，该光学检像系统中各个透镜均为玻璃球面镜片。
进一步的，所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
一种远心光学检像系统的成像方法：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，该远心光学检像系统，其物方远心度及像方远心度均满足远心系统条件，构成双远心系统，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为光学系统示意图；
图2为本系统光学传函值示意图。
图中：
A-前组A；B-后组B；C-光阑C；D-IMA；A1-双凸正透镜A1；A2-弯月正透镜A2；A3-弯月负透镜A3；B1-双凹负透镜B1；B2-双凹负透镜B2；B3-双凸正透镜B3；B4-双凸正透镜B4。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，一种远心光学检像系统，该光学检像系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
在本实施例中，该光学检像系统的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06< f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09< f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05<f7/f <0.07。
在本实施例中，f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
在本实施例中，该光学检像系统中各个透镜均为玻璃球面镜片。
在本实施例中，所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃，胶合组采用冕牌材料及火石材料的结合，能矫正大视野、低倍率下的色差，有效提高宽光谱远心度。通过控制玻璃球面的形状及位置，材料的高、低折射率的结合分配，能使其畸变维持在极小的数值，降低成像画面的失真度。
在本实施例中，该远心光学检像系统工作距为110mm，物方远心度及像方远心度≤0.05°，TV畸变≤-0.01%,可与2/3 "芯片搭配使用。
该远心光学检像系统，其物方远心度及像方远心度均满足远心系统条件，构成双远心系统，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。
该远心光学检像系统，采用七片球面玻璃结构，通过控制各镜片曲率及间隔分配，有效平衡其光焦度；通过材料选配，让其在一定的倍率下保持宽光谱高远心，提高了被摄物体在不同物距下成像的稳定性，物像方主光线平行于光轴，使其在景深范围内能够拥有相同的成像大小，同时保持像面亮度清晰分布。
该远心光学检像系统，其放大倍率数值较小，可拍摄物体画面视野较广，通过合理的光焦度分配实现了物像远心，使检测画面亮度均匀，且不易出现失真，确保了良好的检测精度。
由图2可知，光学检像系统在100线对处的光学传递函数值为0.5，各视场均接近衍射极限，其成像水平高，画面一致性好。
一种远心光学检像系统的成像方法：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
在本实施例中，各个镜片参数如下表：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1. 一种远心光学检像系统，其特征在于：该光学检像系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组。
2. 根据权利要求1所述的远心光学检像系统，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
3. 根据权利要求1所述的远心光学检像系统，其特征在于：该光学检像系统的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06< f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09<f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05< f7/f <0.07。
4.根据权利要求3所述的远心光学检像系统，其特征在于：f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
5.根据权利要求1所述的远心光学检像系统，其特征在于：该光学检像系统中各个透镜均为玻璃球面镜片。
6.根据权利要求5所述的远心光学检像系统，其特征在于：所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
7.一种远心光学检像系统的成像方法，采用如权利要求1-6任意一项所述的远心光学检像系统，其特征在于：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
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