CN109870802A - 一种内置同轴照明线扫描镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置同轴照明线扫描镜头，包括沿成像路径顺次设置的第一镜片组G1、可变光阑STO、第二镜片组G2和像面IMA，所述第一镜片组G1与可变光阑STO之间设置有分光棱镜BS，所述分光棱镜BS的分光光路的光源输入端设置有照明镜片组G3，本发明无需在镜头前方设置分光镜以引入外部光源，而是在光路中内置同轴照明光，同轴照明光的像差不会经过透镜的放大，保证了镜头的光学分辨率，从而提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及线扫镜头领域，特别是一种内置同轴照明线扫描镜头。
背景技术
目前，自动光学检测(AOI)设备已经广泛的应用于印刷检测、支票扫描、电子产品制造、食物分拣、运输安全等领域，以提高生产效率和良品率，而线扫镜头和线扫光源则是自动光学检测设备上的核心部件，只有照明效果良好，镜头准确清晰的获取真实待测物图像，才能保证后端图像处理的进行。
现有的线扫描镜头通常使用外置同轴线扫光源，这种实现方式是在被测物面与镜头之间加上一个45度角的分光镜，由于分光镜设置在镜头的前方，分光镜产生的误差会因镜头而放大，从而产生较大的像差，降低镜头分辨率，影响检测精度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种内置同轴照明线扫描镜头以解决现有外置同轴线扫光源产生像差影响检测精度的问题。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种内置同轴照明线扫描镜头，包括沿成像路径顺次设置的第一镜片组G1、可变光阑STO、第二镜片组G2和像面IMA，其特征在于，所述第一镜片组G1与可变光阑STO之间设置有分光棱镜BS，所述分光棱镜BS的分光光路的光源输入端设置有照明镜片组G3。
作为本发明的进一步改进，所述第一镜片组G1包括沿成像成像路径顺次设置的双凸球面正透镜B1、双胶合透镜B2，所述双胶合透镜B2包括沿成像路径顺次设置的双凹球面负透镜L1和凸凹球面正透镜L2，所述第二镜片组G2包括沿成像路径顺次设置的双胶合透镜B3、双凸球面正透镜B4，所述双胶合透镜B3包括沿成像光路顺次设置的凹凸球面负透镜L3和凹凸球面正透镜L4，所述照明镜片组G3包括沿分光棱镜BS的分光光路顺次设置的凹凸透镜B5、狭缝光阑L5、柱面镜B6和LED光源B7。
作为本发明的进一步改进，所述双凸球面正透镜B1到双胶合透镜B2的间距为2.00±5％。
作为本发明的进一步改进，双胶合透镜B2到分光棱镜的空气间隔在光轴上的距离是1.0±5％。
作为本发明的进一步改进，所述分光棱镜BS到可变光阑STO在光轴上的距离是1.0±5％。
作为本发明的进一步改进，所述可变光阑STO到双胶合透镜B3在光轴上的距离是11.86±5％。
作为本发明的进一步改进，所述双胶合透镜B3到双凸球面正透镜B4在光轴上的距离是1.0±5％。
作为本发明的进一步改进，所述分光棱镜BS到凹凸透镜B5在分光棱镜BS的分光光路的间距为1.0±5％。
作为本发明的进一步改进，所述柱面镜B6对LED光源B7发出的光在屈光力子午线方向改变聚散度，在轴向子午线方向不出现聚散度改变，所述狭缝光阑L5对通过柱面镜B6的光线角度进行选择，所述凹凸透镜B5用于补偿照明系统的光焦度。
作为本发明的进一步改进，所述可变光阑STO设置为圆孔可变光阑，其光圈在F2.8至F11范围内可调。
本发明的有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本发明通过在在所述第一镜片组G1与可变光阑STO之间设置有分光棱镜BS，所述分光棱镜BS的分光光路的光源输入端设置有照明镜片组G3，无需在镜头前方设置分光镜以引入外部光源，而是在光路中内置同轴照明光，同轴照明光的像差不会经过透镜的放大，保证了镜头的光学分辨率，从而提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为本发明第一镜片组结构示意图，
图3为本发明第二镜片组示意图，
图4为本发明照明镜片组示意图，
图5为本发明成像系统光路示意图，
图6为本发明轴向子午线方向照明系统光路图，
图7为本发明屈光力子午线方向照明系统光路图，
图8为本发明光学系统的MTF曲线图，
图9为本发明光学系统的场曲图，
图10为本发明光学系统的畸变曲线图，
图11为本发明照明系统的光斑图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图11，一种内置同轴照明线扫描镜头，包括沿成像路径顺次设置的第一镜片组G1、可变光阑STO、第二镜片组G2和像面IMA，所述第一镜片组G1与可变光阑STO之间设置有分光棱镜BS，所述分光棱镜BS的分光光路的光源输入端设置有照明镜片组G3，本发明通过分光棱镜BS将照明镜片组G3引入成像系统，消除像差，是一种内置同轴照明的可调整放大倍率的线扫描镜头，优选的，所述分光棱镜BS具有45度分光面。
其中，所述第一镜片组G1包括沿成像成像路径顺次设置的双凸球面正透镜B1、双胶合透镜B2，所述双胶合透镜B2包括沿成像路径顺次设置的双凹球面负透镜L1和凸凹球面正透镜L2，所述第二镜片组G2包括沿成像路径顺次设置的双胶合透镜B3、双凸球面正透镜B4，所述双胶合透镜B3包括沿成像光路顺次设置的凹凸球面负透镜L3和凹凸球面正透镜L4，所述照明镜片组G3包括沿分分光棱镜BS的分光光路顺次设置的凹凸透镜B5、狭缝光阑L5、柱面镜B6和LED光源B7。
优选的，所述双凸球面正透镜B1到双胶合透镜B2的间距为2.00±5％，双胶合透镜B2到分光棱镜的空气间隔在光轴上的距离是1.0±5％，所述分光棱镜BS到可变光阑STO在光轴上的距离是1.0±5％，所述可变光阑STO到双胶合透镜B3在光轴上的距离是11.86±5％，所述双胶合透镜B3到双凸球面正透镜B4在光轴上的距离是1.0±5％，所述分光棱镜BS到凹凸透镜B5在分光棱镜BS的分光光路的间距为1.0±5％,凹凸透镜B5到狭缝L5的距离为3.0±5％，狭缝光阑L5到柱面镜B6的间距为3.0±5％，柱面镜B6到LED光源的发光面距离为18.2±5％。
所述凹凸透镜B5起到补偿照明光路的光焦度的作用，具有负光焦度。
所述柱面镜B6对LED光源B7发出的光在屈光力子午线方向改变聚散度，在轴向子午线方向不出现聚散度改变，柱面镜B6为正柱面透镜，也可以是单柱面镜也可以是胶合柱面镜。
所述狭缝L5对经过柱面B6的光线角度进行选择。
所述可变光阑STO设置为圆孔可变光阑，其光圈在F2.8至F11范围内可调。
下表是本发明的相关参数：
本发明中，无需在镜头前方设置分光镜以引入外部光源，而是在光路中内置同轴照明光，同轴照明光的像差不会经过透镜的放大，保证了镜头的光学分辨率，从而提高测量精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种内置同轴照明线扫描镜头，包括沿成像路径顺次设置的第一镜片组G1、可变光阑STO、第二镜片组G2和像面IMA，其特征在于，所述第一镜片组G1与可变光阑STO之间设置有分光棱镜BS，所述分光棱镜BS的分光光路的光源输入端设置有照明镜片组G3。
2.根据权利要求1所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述第一镜片组G1包括沿成像成像路径顺次设置的双凸球面正透镜B1、双胶合透镜B2，所述双胶合透镜B2包括沿成像路径顺次设置的双凹球面负透镜L1和凸凹球面正透镜L2，所述第二镜片组G2包括沿成像路径顺次设置的双胶合透镜B3、双凸球面正透镜B4，所述双胶合透镜B3包括沿成像光路顺次设置的凹凸球面负透镜L3和凹凸球面正透镜L4，所述照明镜片组G3包括沿分光棱镜BS的分光光路顺次设置的凹凸透镜B5、狭缝光阑L5、柱面镜B6和LED光源B7。
3.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述双凸球面正透镜B1到双胶合透镜B2的间距为2.00±5％。
4.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：双胶合透镜B2到分光棱镜的空气间隔在光轴上的距离是1.0±5％。
5.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述分光棱镜BS到可变光阑STO在光轴上的距离是1.0±5％。
6.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述可变光阑STO到双胶合透镜B3在光轴上的距离是11.86±5％。
7.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述双胶合透镜B3到双凸球面正透镜B4在光轴上的距离是1.0±5％。
8.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述分光棱镜BS到凹凸透镜B5在分光棱镜BS的分光光路的间距为1.0±5％。
9.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述柱面镜B6对LED光源B7发出的光在屈光力子午线方向改变聚散度，在轴向子午线方向不出现聚散度改变，所述狭缝光阑L5对通过柱面镜B6的光线角度进行选择，所述凹凸透镜B5用于补偿照明系统的光焦度。
10.根据权利要求2所述的一种内置同轴照明线扫描镜头，其特征在于：所述可变光阑STO设置为圆孔可变光阑，其光圈在F2.8至F11范围内可调。
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