CN114660784A - 一种具有出光切换功能的镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镜头技术领域，尤其是指一种具有出光切换功能的镜头，包括主变倍镜头以及光谱共焦镜头，所述光谱共焦镜头包括光谱测头以及光谱共焦镜片模组，所述光谱测头包括可切换光源以及光谱接收器，所述可切换光源用于发出不可见光或者可见光，所述主变倍镜头包括像方、主变倍镜片模组、共用分光件以及前端镜片模组；所述可切换光源发出的光束经过光谱共焦镜片模组后达到所述共用分光件，经由共用分光件将光束反射到所述前端镜片模组，光束经过所述前端镜片模组后到达物面，物面再将光束原路反射回到所述光谱接收器；所述物面依次经由前端镜片模组、共用分光件、主变倍镜片模组后成像于所述像方。本发明提供的一种具有出光切换功能的镜头。

Description

一种具有出光切换功能的镜头

技术领域

本发明涉及镜头技术领域，尤其是指一种具有出光切换功能的镜头。

背景技术

光谱共焦镜头是目前工业应用中重要的测量结构，通过将光谱共焦镜头的对焦作用，辅助变倍镜头实现更精、更准的测量产品的目的。

目前常用的变倍镜头与光谱共焦镜头的结构组合方式有两种，一是光谱公共焦镜头与变倍镜头是独立的两个结构，在测量时，需要先将光谱共焦镜头转移到产品的上方进行对焦测量后，再移动变倍镜头到产品的上方进行产品的参数测量，该方式效率慢，光谱共焦镜头和变倍镜头对位的产品不一定能够完全重合，容易产生测量误差；另一种方式是采用同轴组装的方式，即使光谱共焦镜头发出的光先经过变倍镜头的前端镜片组，再到产品，变倍镜头和光谱共焦镜头公用前端镜片组，这样，便不用在测量时移动光谱共焦镜头和变倍镜头，并且测量以及对焦的是同一位置，可以提高效率，也可以提高测量准确性。

但是，上述的第二种方式的光谱共焦镜头，一般采用的都是单一的光源，即只有一种测试用的光源，无论是单色光还是复色光，用户均没有更多的选择，只能是在需要不同的光源的情况下进行光源的更换，即需要将光谱共焦镜头的光源拆卸更换，再进行测量，操作麻烦，测量不同的产品时需要频繁更换，不利于产品的检测生产效率。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种具有出光切换功能的镜头，将光谱共焦镜头的光源设置为可切换光源，可根据实际需要发出不同的光，有利于提高用户使用的便利性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有出光切换功能的镜头，包括主变倍镜头以及光谱共焦镜头，所述光谱共焦镜头包括光谱测头以及光谱共焦镜片模组，所述光谱测头包括可切换光源以及光谱接收器，所述可切换光源用于发出不可见光或者可见光，所述主变倍镜头包括像方、主变倍镜片模组、共用分光件以及前端镜片模组；所述可切换光源发出的光束经过光谱共焦镜片模组后达到所述共用分光件，经由共用分光件将光束反射到所述前端镜片模组，光束经过所述前端镜片模组后到达物面，物面再将光束原路反射回到所述光谱接收器；所述物面依次经由前端镜片模组、共用分光件、主变倍镜片模组后成像于所述像方。

优选的，所述可切换光源发出的不可见光为红外光。

优选的，所述共用分光件的分光面设置有第一镀膜；所述第一镀膜对波段为730nm-1000nm的红外光的反射率R>99％；所述第一镀膜对可见光的分光比为R：T＝5：5。

优选的，所述红外光谱同轴变倍镜头还包括同轴光模块，所述同轴光模块发出的可见光经所述共用分光件反射到所述前端镜片模组，可见光经过前端镜片模组后到达物面，可见光经由物面反射并依次经过前端镜片模组、第一光件和主变倍镜片模组后到达像方，可见光用于辅助物面的照明。

优选的，所述光谱共焦镜头还包括侧分光件，所述共用分光件和所述侧分光件位于同一水平线；不可见光经过所述光谱共焦镜片模组后经由所述侧分光件的反射到达所述共用分光件，所述同轴光模块发出的可见光通过所述侧分光件后到达所述共用分光件。

优选的，所述侧分光件的分光面设置有第二镀膜；所述第二镀膜对波段为730nm-1000nm的红外光的反射率R>99％。

优选的，所述光谱共焦镜头还包括前端镜筒以及与前端镜筒连通的后端镜筒，所述光谱共焦镜片模组装设于所述前端镜筒，所述侧分光件装设于所述后端镜筒；所述同轴光模块装设于所述后端镜筒的一侧并与后端镜筒连通；所述后端镜筒的另一侧装设于所述主变倍镜头并与主变倍镜头连通。

优选的，所述光谱共焦镜片模组用于将可切换光源发出的光束转换为平行光线。

优选的，所述前端镜片模组对400nm-1000nm的波段的光的透射率T>99％。

优选的，所述主变倍镜头还包括变倍镜筒以及自动变倍组件，所述自动变倍组件装设于所述变倍镜筒，所述自动变倍组件用于驱动所述主变倍镜头改变倍率，所述主变倍镜片模组、共用分光件以及前端镜片模组均装设于所述变倍镜筒中。

本发明的有益效果：

1、采用具有可切换光源的光谱共焦镜头，使用者可以根据实际需求切换可见光或者非可见光，而不需要进行拆卸更换，使用更便利，适用范围也更广泛；

2、可切换光源可发出不可见光的光束，在光束到达物面后，不会在物面产生光斑，从而可以避免光斑对物面的清晰度测量影响；

3、光谱共焦镜头可以辅助主变倍镜头进行对焦，从而可以使主变倍镜头快速、准确地测量到物面的数据；

4、光谱共焦镜头与主变倍镜头同轴设置，有助于提高检测的精准度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为图1物面反射的光束的光路示意图；

图3为本发明的主变倍镜头、光谱共焦镜头、同轴光模块的结构示意图一；

图4为本发明的主变倍镜头、光谱共焦镜头、同轴光模块的结构示意图二；

图5为图4的剖面图。

在图1至图5中的附图标记包括：

1-主变倍镜头，2-光谱测头，3-光谱共焦镜片模组，4-像方，5-主变倍镜片模组，6-共用分光件，7-前端镜片模组，9-侧分光件，10-前端镜筒，11-后端镜筒，12-变倍镜筒，13-自动变倍组件，14-光谱共焦镜头，15-同轴光模块。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

本实施例提供的一种具有出光切换功能的镜头，如图1、图2、图4和图5，包括主变倍镜头1以及光谱共焦镜头14，所述光谱共焦镜头14包括光谱测头2以及光谱共焦镜片模组3，所述光谱测头2包括可切换光源以及光谱接收器，所述可切换光源用于发出不可见光或者可见光，所述主变倍镜头1包括像方4、主变倍镜片模组5、共用分光件6以及前端镜片模组7；其中，光束的光路为：所述可切换光源发出的光束经过光谱共焦镜片模组3后达到所述共用分光件6，经由共用分光件6将光束反射到所述前端镜片模组7，光束经过所述前端镜片模组7后到达物面，物面再将光束原路反射回到所述光谱接收器；所述物面依次经由前端镜片模组7、共用分光件6、主变倍镜片模组5后成像于所述像方4。其中，所述光谱共焦镜片模组3用于将可切换光源发出的光束转换为平行光线。

具体地，本发明的光谱共焦镜头14的光源采用可切换光源，可切换光源可发出不可见光和可见光，具体结构例如将可见光的结构和非可见光的结构集成到光谱测头2，再通过开关设置来切换发出可见光光束或者发出不可见光的光束，也就是可通过电子开关来切换光束，也可以通过硬件结构来切换光束，本实施例不做具体限制，根据实际需求进行设计便可。如图2所示，光束经过光谱共焦镜片模组3后由共用分光件6反射到前端镜片模组7，光束再经由前端镜片模组7的光路处理到达物面，物面再将不可见光反射并依次经过前端镜片模组7、共用分光件6、光谱共焦镜片模组3后回到光谱测头2的光谱接收器，由于每个具有一定厚度的产品至少会有两个物面，那么两个物面之间反射回到光谱接收器的不可见光之间便会产生一定的光程差，从而光谱共焦镜头14可以根据物面反射的光程以及光程差测出物品的高度、厚度等，实现为主变倍镜头1的辅助对焦以及辅助测量的目的。本实施例的光谱共焦镜头14采用可切换光源，使用者可以根据实际需求切换可见光或者非可见光，而不需要进行拆卸更换，使用更便利，适用范围也更广泛；进一步的，由于可切换光源可以发出不可见光的光束，不可见光的光束在物面不会形成光斑，因此不会影响物面的成像，有助于提高对物面的测量的精度；同时，光谱共焦镜头14和主变倍镜头1通过共用分光件6的耦合后，共用前端镜片模组7，可以同时对物面进行对焦以及测量，有效提高测量效率，且可以避免移动过程中产生的测量误差。

可选的，如图1所示，为本实施例的光谱共焦镜头14与主变倍镜头1的一种组装方式，通过共用分光件6将光谱共焦镜头14的光路和主变倍镜头1的光路耦合，组装时只需要使光谱共焦镜头14的出光光束射入共用分光件6即可。图4所示，为本实施例的光谱共焦镜头14与主变倍镜头1的另一种组装方式，光谱共焦镜头14和主变倍镜头1均为竖直设置，因此可以再增加设置侧分光件9，将可切换光源发出的光束反射到共用分光件6，同样实现同轴设置的目的。具体地结构设置，使用者根据实际需求进行设计即可，本实施例不做具体限制。

当可切换光源切换到不可见光模式，发出的不可见光优选采用的是红外光，且共用分光件6对红外光具有高反率射，共用分光件6的分光面设置有第一镀膜，该第一镀膜对红外光具有高反射率，即对730nm-1000nm的波段的反射率R>99％，同时第一镀膜对可见光的分光比为R：T＝5：5，即可见光在共用分光件6的分光面有一半光能量被反射，有一半光能量直接透射出分光面，而红外光在分光面是几乎全反射的，因此光谱共焦镜头14的可切换光源发出的红外光，到达共用分光件6后可以以极小的损耗反射到物面，物面反射的红外光到达共用分光件6后，也可以全部反射回到光谱测头2，因此可以大大减少红外光在移动过程中的能量损耗，进而可以提高光谱测头2对物面的测量精度。现有技术的棱镜的分光效果，一般来说光在棱镜处会出现一部分能量反射，一部分能量透射出棱镜，这部分透射出棱镜的能量，便没有了利用的空间，在光的多次反射后，便会产生多次的能量损耗，那么最终检测到的光能量便会大大降低，对于测量物面的精度便会大打折扣，因此本实施例通过全反射的方式，减少了红外光在移动过程中的能量损耗，有助于提高本实施例的光谱镜头的对焦精度。

当可切换光源切换到可见光模式，则发出可见光的光束，共用分光件6由于对可见光的分光比为R：T＝5：5，因此可切换光源发出的可见光会有一部分能量透射出共用分光件6，也因此，可以适当减弱在物面上产生的光斑，减弱光斑对物面成像的影响。

本实施例提供的一种具有出光切换功能的镜头，如图3和图4，本实施例还设置辅助照明的同轴光模块15，所述同轴光模块15发出的可见光经所述共用分光件6反射到所述前端镜片模组7，可见光经过前端镜片模组7后到达物面，可见光经由物面反射并依次经过前端镜片模组7、第一光件和主变倍镜片模组5后到达像方4，可见光用于辅助物面的照明。

可选的如图3所示，为本实施例的同轴光模块15的一种组装方式，同轴光模块15、光谱共焦镜头14分开设置，分别与主变倍镜头1同轴设置，实现辅助照明以及对焦的作用。具体地，同轴光模块15与变倍镜头共用前端镜片模组7，同轴光模块15发出的光经过共用分光件6的反射，再经过共用的前端镜片模组7，到达物面，为物面增加照明，物面反射的光透射共用分光件6，穿过主变倍镜片模组5后到达像方4，让使用者可以观察更清晰。另外，当可切换光源切换到不可见光模式时，搭配同轴光模块15的照明，既可以实现为物面照明的目的，也可以减少在物面上产生的光斑，不会出现双光斑的情况。

进一步的，如图4和图5所示，光谱共焦镜头14还包括侧分光件9，所述共用分光件6和所述侧分光件9位于同一水平线；不可见光经过所述光谱共焦镜片模组3后经由所述侧分光件9的反射到达所述共用分光件6，所述同轴光模块15发出的可见光通过所述侧分光件9后到达所述共用分光件6。

具体地，图4和图5所示为同轴光模块15和光谱共焦镜头14的另一组装结构，同轴光模块15和光谱共焦镜头14共用侧分光件9，侧分光件9的分光面设置有第二镀膜，第二镀膜对红外光也具有高反射率，即对730nm-1000nm的波段的反射率R>99％，第二镀膜对400nm-680nm的波段的可见光分光比可根据实际需求调节，如分光比R：T＝2：8，或者分光比R：T＝4：6，或者分光比R：T＝5：5等；

当可切换光源为红外光模式时：以分光比R：T＝2：8为例，同轴光模块15的可见光以分光比R：T＝2：8的比例透射侧分光件9，而红外光由侧分光件9全反射，也就是说，光谱共焦镜头14的红外光能无损耗地经过侧分光件9，而同轴光模块15的可见光在透射侧分光件9后损耗一小部分能量，辅助主变倍镜头1对焦以及照明，虽然同轴光模块15损耗了一部分能量，但是并不影响辅助照明的效果；

当可切换光源为可见光模式时，可切换光源的可见光在侧分光件9处反射的能量相对透射的少，再加上同轴光模块15透射出侧分光件9的可见光，则到达物面的可见光的能量相当于同轴光模块15的所有能量，也就是说对于物面的辅助照明效果，也是没有受到侧分光件9的影响的，另外，由于在物面的光能量是不受侧分光件9的影响，因此物面反射回到光谱测头2的光能量，也并不会变弱，依旧能够实现辅助对焦的作用。本实施例的侧分光件9，在采用红外光结合同轴光模块15的模式下，不会影响到对物面的照明以及对焦测量的效果，在采用可见光结合同轴光模块15的模式下，即不会在物面产生强烈的双光斑，又能够保持足够的、合适的光能量来辅助照明以及对焦，从而使得带可切换光源的光谱共焦镜头14能够实现。

更进一步的，本实施例的前端镜片模组7对红外光和可见光均高透射，即前端镜片模组对400nm-1000nm的波段的光的透射率T>99％，可以保证红外光和可见光均能无损通过。

本实施例提供的一种具有出光切换功能的镜头，如图4和图5，所述光谱共焦镜头14还包括前端镜筒10以及与前端镜筒10连通的后端镜筒11，所述光谱共焦镜片模组3装设于所述前端镜筒10，所述侧分光件9装设于所述后端镜筒11；所述同轴光模块15装设于所述后端镜筒11的一侧并与后端镜筒11连通；所述后端镜筒11的另一侧装设于所述主变倍镜头1并与主变倍镜头1连通。

具体地，光谱共焦镜头14设置为两部分，可以分别进行光谱共焦镜片模组3和侧分光件9的组装，也便于与同轴光模块15、主变倍镜头1镜头的组装，组装方式为现有技术，本实施例不做具体地赘述。

本实施例提供的一种具有出光切换功能的镜头，如图4，所述主变倍镜头1还包括变倍镜筒12以及自动变倍组件13，所述自动变倍组件13装设于所述变倍镜筒12，所述自动变倍组件13用于驱动所述主变倍镜头1改变倍率，所述主变倍镜片模组5、共用分光件6以及前端镜片模组7均装设于所述变倍镜筒12中。

具体地，自动变倍组件13为现有技术中的结构，如采用光电传感器来感应变倍镜筒12的转动位置，从而确定变倍镜筒12的当前位置对应的倍率，再通过设置电机类的驱动结构，驱动变倍镜筒12转动，实现自动改变倍率的目的，本实施例不做具体的赘述。本实施例通过设置自动变倍组件13，当光谱共焦镜头14对物面对焦后，便可以根据对焦的结果，自动变倍组件13调整主变倍镜头1的倍率，实现自适应物面的效果，有助于提高物面的测量效率。

另外，除第一镀膜和第二镀膜外，共用分光件6和侧分光件9的其他透光面对波段400nm-1000nm的光线的反射率均是R<0.7。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：包括主变倍镜头以及光谱共焦镜头，所述光谱共焦镜头包括光谱测头以及光谱共焦镜片模组，所述光谱测头包括可切换光源以及光谱接收器，所述可切换光源用于发出不可见光或者可见光，所述主变倍镜头包括像方、主变倍镜片模组、共用分光件以及前端镜片模组；

所述可切换光源发出的光束经过光谱共焦镜片模组后达到所述共用分光件，经由共用分光件将光束反射到所述前端镜片模组，光束经过所述前端镜片模组后到达物面，物面再将光束原路反射回到所述光谱接收器；

所述物面依次经由前端镜片模组、共用分光件、主变倍镜片模组后成像于所述像方。

2.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述可切换光源发出的不可见光为红外光。

3.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述共用分光件的分光面设置有第一镀膜；

所述第一镀膜对波段为730nm-1000nm的红外光的反射率R>99％；

所述第一镀膜对可见光的分光比为R：T＝5：5。

4.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述红外光谱同轴变倍镜头还包括同轴光模块，所述同轴光模块发出的可见光经所述共用分光件反射到所述前端镜片模组，可见光经过前端镜片模组后到达物面，可见光经由物面反射并依次经过前端镜片模组、第一光件和主变倍镜片模组后到达像方，可见光用于辅助物面的照明。

5.根据权利要求4所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述光谱共焦镜头还包括侧分光件，所述共用分光件和所述侧分光件位于同一水平线；不可见光经过所述光谱共焦镜片模组后经由所述侧分光件的反射到达所述共用分光件，所述同轴光模块发出的可见光通过所述侧分光件后到达所述共用分光件。

6.根据权利要求5所述一种具有出光切根据权利要求5所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述侧分光件的分光面设置有第二镀膜；

所述第二镀膜对波段为730nm-1000nm的红外光的反射率R>99％。

7.换功能的镜头，其特征在于：所述光谱共焦镜头还包括前端镜筒以及与前端镜筒连通的后端镜筒，所述光谱共焦镜片模组装设于所述前端镜筒，所述侧分光件装设于所述后端镜筒；

所述同轴光模块装设于所述后端镜筒的一侧并与后端镜筒连通；

所述后端镜筒的另一侧装设于所述主变倍镜头并与主变倍镜头连通。

8.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述光谱共焦镜片模组用于将可切换光源发出的光束转换为平行光线。

9.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述前端镜片模组对400nm-1000nm的波段的光的透射率T>99％。

10.根据权利要求1所述一种具有出光切换功能的镜头，其特征在于：所述主变倍镜头还包括变倍镜筒以及自动变倍组件，所述自动变倍组件装设于所述变倍镜筒，所述自动变倍组件用于驱动所述主变倍镜头改变倍率，所述主变倍镜片模组、共用分光件以及前端镜片模组均装设于所述变倍镜筒中。

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