CN210534422U - 一种激光轮廓仪光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光轮廓仪光学系统，包括物面、像面和设置于所述物面和所述像面之间的玻璃镜片，所述物面和所述像面成一定夹角；所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑和后镜片组,所述前镜片组和所述后镜片组的镜片数量总和不超过六片；通过调整前镜片组和后镜片组的镜片数量及参数使其满足光学性能需求。将物面和像面倾斜设置配合玻璃镜片以克服为满足景深需求设置6片以上玻璃镜片的问题，在满足激光轮廓仪光学性能需求的前提下，降低了激光轮廓仪光学系统的制造成本、装配成本和调试成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光轮廓仪技术领域，具体是一种激光轮廓仪光学系统。
背景技术
随着现代工业技术的高速发展，激光轮廓仪在生产制造、质量检测、机器视觉、医学以及科学研究等领域均得到广泛应用。激光轮廓仪是采用激光扫描技术对物体的轮廓、二维尺寸、二维位移进行精确和快速测量与检验的仪器。目前，市面上可见的激光轮廓仪光学系统大多采用物面与像面互相平行的设计，为了获得较大景深，通常需要6片以上的玻璃镜片才能满足使用要求，导致装配调试难度大，使用成本高。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种激光轮廓仪光学系统，可以在保证景深要求和成像效果的前提下，减少玻璃镜片的使用数量。
一种激光轮廓仪光学系统，包括物面、像面和设置于所述物面和所述像面之间的玻璃镜片，所述物面和所述像面成一定夹角；所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑和后镜片组,所述前镜片组和所述后镜片组的镜片数量总和不超过六片；通过调整前镜片组和后镜片组的镜片数量及参数使其满足光学性能需求。
作为一种实施方案，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组由两片弯月透镜组成，分别为第四弯月透镜、第五弯月透镜；所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴成52°夹角。
作为另一种实施方案，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第四弯月透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜；所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴成52.5°夹角。
作为又一种实施方案，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组采用一片弯月透镜，为第四弯月透镜；所述物面与光轴成45°夹角，所述像面与光轴成62°夹角。所述第一弯月透镜和所述第二弯月透镜之间的空气间隔为1-3mm，所述第二弯月透镜和所述第三弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm，所述第三弯月透镜和所述光阑之间的空气间隔为0.1-0.4mm，所述光阑和所述第四弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm。
作为补充，所述第一弯月透镜前侧设置有第一窗口片，所述第一窗口片垂直于光轴设置；像面前侧设置有第二窗口片，所述第二窗口片平行于像面设置。
本实用新型的有益效果：将物面和像面倾斜设置配合玻璃镜片以克服为满足景深需求设置6片以上玻璃镜片的问题，在满足激光轮廓仪光学性能需求的前提下，降低了激光轮廓仪光学系统的制造成本、装配成本和调试成本。
附图说明
图1为实施例1激光轮廓仪光学系统的组成示意图；
图2为实施例1所述激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线；
图3为实施例2激光轮廓仪光学系统的组成示意图；
图4为实施例2所述激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线；
图5为实施例3激光轮廓仪光学系统的组成示意图；
图6为实施例3所述激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种激光轮廓仪光学系统，如图1所示，包括物面OBJ、像面IMG和设置于所述物面OBJ和所述像面IMG之间的玻璃镜片，所述物面OBJ和所述像面IMG成一定夹角。所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴52.5°夹角。
所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑ST和后镜片组；所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜g1、第二弯月透镜g2和第三弯月透镜g3；所述后镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第四弯月透镜g4、第五弯月透镜g5、第六弯月透镜g6。弯月透镜之间的空气间隔根据成像要求进行调整。六片弯月透镜的相关参数如表1所示。
表1
所述第一弯月透镜g1前侧设置有第一窗口片w1，所述第六弯月透镜g6后侧设置有第二窗口片w2，所述第一窗口片w1垂直于光轴设置，所述第二窗口片w2平行于像面设置。
基于上述技术特征的激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线如图2所示。
实施例2
较实施例1，减少一个位于后镜片组的弯月透镜，并重新设计各弯月透镜参数，使得光学系统可在物面倾斜角较大范围内满足要求成像。
所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑ST和后镜片组；所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜g1、第二弯月透镜g2和第三弯月透镜g3；所述后镜片组采用三片弯月透镜，为第四弯月透镜g4、第五弯月透镜g5，如图3所示。弯月透镜之间的空气间隔根据成像要求进行调整。五片弯月透镜的相关参数如表2所示。
本实施例中，所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴成52°夹角。
表2
所述第一弯月透镜g1前侧设置有第一窗口片w1，所述第五弯月透镜g5后侧设置有第二窗口片w2，所述第一窗口片w1垂直于光轴设置，所述第二窗口片w2平行于像面设置。
基于上述技术特征的激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线如图4所示。
实施例3
较实施例1，减少两个位于后镜片组的弯月透镜，并重新设计各弯月透镜参数。
所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑ST和后镜片组；所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜G1、第二弯月透镜G2和第三弯月透镜G3；所述后镜片组采用一片弯月透镜，为第四弯月透镜G4；所述物面与光轴成45°夹角，所述像面与光轴成62°夹角,如图5所示。
弯月透镜之间的空气间隔根据成像要求进行调整。在本实施例中，所述第一弯月透镜和所述第二弯月透镜之间的空气间隔为1-3mm，所述第二弯月透镜和所述第三弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm，所述第三弯月透镜和所述光阑之间的空气间隔为0.1-0.4mm，所述光阑和所述第四弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm。四片弯月透镜的相关参数如表3所示。
表3
所述第一弯月透镜G1前侧设置有第一窗口片W1，所述第四弯月透镜G4后侧设置有第二窗口片W2，所述第一窗口片W1垂直于光轴设置，所述第二窗口片W2平行于像面设置。
基于上述技术特征的激光轮廓仪光学系统的场曲和畸变曲线如图6所示。
上述三种实施例均能够满足表4中的技术指标。实施例1利用六片弯月透镜组成的光学系统，对于镜片的加工要求相对低一些；实施例3利用四片弯月透镜组成的光学系统即可满足设计要求，但是对镜片的加工要求更高，例如厚度1.2第三弯月镜片G3的S2面的曲率半径需要达到6000<R<7000。从图1、3、5之间的对比可以看出，玻璃镜片的总厚度从六片式的19.2mm缩减到四片式的12.2mm，占用空间更小；另外，镜片数量少，装配难度和调试难度均得到一定程度的降低，节约了人工成本。
| 技术指标 | 数值 |
| 焦距 | 22mm |
| 光圈数 | >3 |
| 畸变 | <2％ |
| 相对照度 | >90％(像高12.53mm) |
| 视场角 | 21度(物高11mm) |
| 分辨率 | >3KK(面阵CCD) |
| 光路总长 | <100mm |
表4
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
Claims (6)
1.一种激光轮廓仪光学系统，包括物面、像面和设置于所述物面和所述像面之间的玻璃镜片，其特征在于，所述物面和所述像面成一定夹角；所述玻璃镜片沿光线入射方向依次为前镜片组、光阑和后镜片组,所述前镜片组和所述后镜片组的镜片数量总和不超过六片；通过调整前镜片组和后镜片组的镜片数量及参数使其满足光学性能需求。
2.根据权利要求1所述的激光轮廓仪光学系统，其特征在于，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第四弯月透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜；所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴成52.5°夹角。
3.根据权利要求1所述的激光轮廓仪光学系统，其特征在于，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组由两片弯月透镜组成，分别为第四弯月透镜、第五弯月透镜；所述物面与光轴成30°夹角，所述像面与光轴成52°夹角。
4.根据权利要求1所述的激光轮廓仪光学系统，其特征在于，所述前镜片组由三片弯月透镜组成，分别为第一弯月透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜；所述后镜片组采用一片弯月透镜，为第四弯月透镜；所述物面与光轴成45°夹角，所述像面与光轴成62°夹角。
5.根据权利要求4所述的激光轮廓仪光学系统，其特征在于，所述第一弯月透镜和所述第二弯月透镜之间的空气间隔为1-3mm，所述第二弯月透镜和所述第三弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm，所述第三弯月透镜和所述光阑之间的空气间隔为0.1-0.4mm，所述光阑和所述第四弯月透镜之间的空气间隔为0.1-0.6mm。
6.根据权利要求2-5任一项所述的激光轮廓仪光学系统，其特征在于，所述第一弯月透镜前侧设置有第一窗口片，所述第一窗口片垂直于光轴设置；像面前侧设置有第二窗口片，所述第二窗口片平行于像面设置。
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| CN201921720687.0U CN210534422U (zh) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | 一种激光轮廓仪光学系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110554483A (zh) * | 2019-10-15 | 2019-12-10 | 合肥嘉东光学股份有限公司 | 一种激光轮廓仪光学系统 |
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