CN209070198U - 一种固定倍率光学检像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固定倍率光学检像系统，所述光学检像系统由六片玻璃球面镜片构成，沿光线入射方向从左至右依次设有前组A、光阑C、后组B，所述前组A包括光焦度为正的双凸透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为正的弯月形透镜A3、所述后组B包括光焦度为正的双凸透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的弯月形透镜B3。所述光学系统满足双测远心系统要求，在一定景深范围内能稳定成像并保持相同的放大倍率，有效解决判断误差问题，高解析度使得其具备出众的像质，能更好的适用于尺寸测量等高精度测量领域。

Description

一种固定倍率光学检像系统

技术领域

本实用新型涉及一种固定倍率光学检像系统。

背景技术

近年来，机器视觉领域发展迅速，光学检像设备作为其必备的部件之一，应具有应对复杂多样的检测环境的能力。现有市场上，光学检测设备大多以非远心镜头为主，在被检物体存在位置偏差时，光学检测设备无法进行精确的测量，而双侧远心镜头能在被检物体存在离焦时进行等倍率成像，较大的景深范围确保其在不同物距下成像的清晰度，其入射光及出射光均垂直于被测物体，能高效的对被测物体进行画面还原，提高其测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的固定倍率光学检像系统。

本实用新型的技术方案是，一种固定倍率光学检像系统，所述光学检像系统由六片玻璃球面镜片构成，沿光线入射方向从左至右依次设有前组A、光阑C、后组B，所述前组A包括光焦度为正的双凸透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为正的弯月形透镜A3、所述后组B包括光焦度为正的双凸透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的弯月形透镜B3。

进一步的，光焦度为负的弯月形透镜A2与光焦度为正的弯月形透镜A3构成前组胶合片，光焦度为正的双凸透镜B1与光焦度为负的双凹透镜B2构成后组胶合片。

进一步的，所述前组A的光焦度为正，后组B的光焦度为负。

进一步的，设定光学系统的焦距为f, 双凸透镜A1、弯月形透镜A2、弯月形透镜A3、双凸透镜B1、双凹透镜B2、弯月形透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6；其与焦距f满足以下比例：0.13<f1/f<0.16；-0.14<f2/f<-0.11；0.1<f3/f<0.13；0.05<f4/f <0.1；-0.8<f5/f<0.03；0.12<f6/f<0.15。

进一步的，f4和f5必须满足：-1.9<f4/f5<-1.4。

进一步的，所述双凸透镜A1采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为冕牌玻璃；双凸透镜B1采用的材料为冕牌玻璃；双凹透镜B2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜B3采用的材料为冕牌玻璃。

进一步的，所述双凸透镜A1到弯月形透镜A2的空气间距为2.8mm；所述弯月形透镜A3到光阑C的空气间距为43.5mm；所述光阑C到双凸透镜B1的空气间距为28.9mm；所述双凹透镜B2到弯月形透镜B3的空气间距为26.6mm；所述弯月形透镜B3到成像面的空气距离为26.1mm。

进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隙为72.4mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该光学检像系统采用六片式结构，通过正光焦度高阿贝、负光焦度低阿贝的材料组合形式，有效的平衡了此类大视野镜头所引入的色差问题，其物方入射主光线及像方出射主光线平行于光轴，使其在一定的物距范围内能够维持相同的放大倍率，保证了检测的稳定性，接近零度的最大主光线出射角能保证其画面亮度均匀性，有效降低大视场亮度失衡的可能性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1是本实用新型实施例的光学检像系统示意图。

图2是本实用新型实施例的光学检测系统传函图。

图中：A前组A、C光阑C、B后组B、A1双凸透镜A1、A2弯月形透镜A2、A3弯月形透镜A3、B1双凸透镜B1、B2双凹透镜B2、B3弯月形透镜B3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1～2所示，一种固定倍率光学检像系统，所述光学检像系统由六片玻璃球面镜片构成，沿光线入射方向从左至右依次设有前组A、光阑C、后组B，所述前组A包括光焦度为正的双凸透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为正的弯月形透镜A3、所述后组B包括光焦度为正的双凸透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的弯月形透镜B3。

在本实施例中，光焦度为负的弯月形透镜A2与光焦度为正的弯月形透镜A3构成前组胶合片，光焦度为正的双凸透镜B1与光焦度为负的双凹透镜B2构成后组胶合片。

在本实施例中，所述前组A的光焦度为正，后组B的光焦度为负。

在本实施例中，设定光学系统的焦距为f, 双凸透镜A1、弯月形透镜A2、弯月形透镜A3、双凸透镜B1、双凹透镜B2、弯月形透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6；其与焦距f满足以下比例：0.13<f1/f<0.16；-0.14<f2/f<-0.11；0.1<f3/f<0.13；0.05<f4/f <0.1；-0.8<f5/f<0.03；0.12<f6/f<0.15。

在本实施例中，f4和f5必须满足：-1.9<f4/f5<-1.4。

在本实施例中，所述双凸透镜A1采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为冕牌玻璃；双凸透镜B1采用的材料为冕牌玻璃；双凹透镜B2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜B3采用的材料为冕牌玻璃；通过提高胶合片折射率差有效降低部分像差引入，通过阿贝数及部分色散的匹配，能够有效降低色差的引入，通过光焦度调整、面型弯曲度控制等方法、能有效降低光线入射角，降低各个镜片敏感度，从而降低整个镜头的组装难度、提高可加工性，有效降低镜头实际成本。

在本实施例中，所述双凸透镜A1到弯月形透镜A2的空气间距为2.8mm；所述弯月形透镜A3到光阑C的空气间距为43.5mm；所述光阑C到双凸透镜B1的空气间距为28.9mm；所述双凹透镜B2到弯月形透镜B3的空气间距为26.6mm；所述弯月形透镜B3到成像面的空气距离为26.1mm。

在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隙为72.4mm。

一种固定倍率光学检像系统的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经双凸透镜A1、弯月形透镜A2、弯月形透镜A3、双凸透镜B1、双凹透镜B2、弯月形透镜B3后成像。

在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：该固定倍率光学检像系统工作距为110mm，TV畸变≤0.01%，物方远心度≤0.01°，像方远心度≤0.03°，放大倍率=1.5，对应芯片尺寸为2/3 "，光学后截距L’≥26.1mm。

在本实施例中，各镜片的参数如下表所示：

在本实施例中，如图2所示，该光学检测系统在50线对处的传函数值大于0.5，具备优异的图像解析能力，能充分还原被测物体，并进行精确测量。

综上所述，本实用新型提供的一种固定倍率光学检像系统，其放大倍率为1.5，能够对较大体积的物体进行成像检测，其物、像方远心度接近零度，使其在一定物距范围内能成同倍率的像。通过控制物、像方的光焦度及面型能够有效利用双高斯结构矫畸变的本领，降低了图像的失真程度，同时能使其像质接近该数值孔径下的衍射极限，以达到精确及稳定测量的目的。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固定倍率光学检像系统，其特征在于：所述光学检像系统由六片玻璃球面镜片构成，沿光线入射方向从左至右依次设有前组A、光阑C、后组B，所述前组A包括光焦度为正的双凸透镜A1、光焦度为负的弯月形透镜A2、光焦度为正的弯月形透镜A3、所述后组B包括光焦度为正的双凸透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的弯月形透镜B3。

2.根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：光焦度为负的弯月形透镜A2与光焦度为正的弯月形透镜A3构成前组胶合片，光焦度为正的双凸透镜B1与光焦度为负的双凹透镜B2构成后组胶合片。

3.根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：所述前组A的光焦度为正，后组B的光焦度为负。

4. 根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：设定光学系统的焦距为f, 双凸透镜A1、弯月形透镜A2、弯月形透镜A3、双凸透镜B1、双凹透镜B2、弯月形透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6；其与焦距f满足以下比例：0.13<f1/f<0.16；-0.14<f2/f<-0.11；0.1<f3/f<0.13；0.05<f4/f <0.1；-0.8<f5/f<0.03；0.12<f6/f<0.15。

5.根据权利要求4所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：f4和f5必须满足：-1.9<f4/f5<-1.4。

6.根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：所述双凸透镜A1采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜A3采用的材料为冕牌玻璃；双凸透镜B1采用的材料为冕牌玻璃；双凹透镜B2采用的材料为火石玻璃；弯月形透镜B3采用的材料为冕牌玻璃。

7.根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：所述双凸透镜A1到弯月形透镜A2的空气间距为2.8mm；所述弯月形透镜A3到光阑C的空气间距为43.5mm；所述光阑C到双凸透镜B1的空气间距为28.9mm；所述双凹透镜B2到弯月形透镜B3的空气间距为26.6mm；所述弯月形透镜B3到成像面的空气距离为26.1mm。

8.根据权利要求1所述的固定倍率光学检像系统，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隙为72.4mm。