CN212623316U - 一种双倍远心镜头 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学检测元件领域，尤其涉及一种双倍远心镜头，远心镜头从物测到像测依次包括：具有正光焦度的第一镜片，正光焦度的第二镜片，正光焦度的第三镜片，光阑，负光焦度的第四镜片，正光焦度的第五镜片。其中，光阑位于第三镜片与第四镜片之间。本发明光路从左向右传播，物面发出的光线经过上述五个镜片后，最终在像面成像，其中，第一镜片至第五镜片的口径均小于20mm，镜头总长不大于120mm，成像质量好且安装使用方便，减小镜片的加工成本的同时有利于进一步缩小检测设备整机尺寸，具有广阔的应用前景。

Description

一种双倍远心镜头

技术领域

本发明属于光学检测元件领域，尤其涉及一种双倍远心镜头。

背景技术

在采用光学测量时，对被测物体的某个或某几个待测量参数进行高精度检测时，成像镜头是至关重要的光学元件，传统镜头由于物距不同时放大倍率不同，存在较大的测量偏差，会严重影响测量精度。远心镜头可以减小甚至消除视差对测量精度的干扰，在一定物距范围内，可以保持放大倍率不变。手机盖板玻璃尺寸检测时，由于测量精度要求较高，单边尺寸测量精度一般要求优于5微米，同时，检测效率要求较高，单片检测时间要少于0.5s，这对检测设备具有较高要求。采用常规检测方法很难满足测量需求。同时，现有远心镜头大多还存在着镜头比较长、镜头大等问题，导致结构复杂，操作使用不方便。

发明内容

鉴于以上，本发明一种结构设计合理、操作使用便利、制造成本低、成像质量好、测量精度高的双倍远心镜头，应用于盖板玻璃的快速尺寸检测中可极大的满足测量需求，且能解决现有远心镜头存在的镜头长、大等结构复杂的问题。

具体技术方案如下：

一种双倍远心镜头，其特征在于，从物侧到像侧沿光轴依次包括：

具有正光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、光阑、具有负光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五镜片；

其中，第一镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为平面；

第二镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面；

第三镜片物侧、像侧方的表面均为弯向物侧的球面；

第四镜片物侧一方的表面为弯向物侧的球面，像侧一方的表面为弯向像侧的球面；

第五镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面。

进一步，所述双倍远心镜头的总长度不大于120mm。

进一步，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片的通光口径均小于20mm。

进一步，所述光阑大小为4.276mm。

进一步，所述双倍远心镜头的物方工作距离为150mm。

进一步，所述双倍远心镜头的景深大小为0.34㎜。

进一步，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片均采用玻璃材料制成。

进一步，所述双倍远心镜头的工作F#为25。

进一步，所述双倍远心镜头的物方视场范围为Φ4mm。

本发明的有益效果是，由于本发明双倍远心镜头从物侧到像侧沿光轴依次包括具有正光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、光阑、具有负光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五镜片，成像时物侧处物面发出的光线依次经过上述镜片，最终在像侧处的像面成像，结构设计合理，镜头总长短，有利于缩小检测设备整体尺寸，便于安装调试，放大倍率为2倍，景深为0.34㎜，镜头成像质量好，测量精度高。

附图说明

图1为本发明双倍远心镜头的光路结构示意图；

图2为本发明双倍远心镜头在白光工作环境中的系统点列图；

图3为本发明双倍远心镜头在白光工作环境中的系统MTF图；

图4为本发明双倍远心镜头在白光工作环境中的畸变、场曲图；

图5为本发明双倍远心镜头的相对照度曲线图；

图6为本发明双倍远心镜头在单色波长587.6nm条件下的系统点列图；

图7为本发明双倍远心镜头在单色波长587.6nm条件下的畸变、场曲图；

图8为本发明双倍远心镜头在单色波长587.6nm条件下的系统MTF图；

其中，1为物面，2为第一镜片，3为第二镜片，4为第三镜片，5为光阑，6为第四镜片，7为第五镜片，8为像面。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

参考图1，本发明双倍远心镜头的一种光路结构示意图，本发明实施例的远心镜头从物测到像测依次包括：具有正光焦度的第一镜片2，正光焦度的第二镜片3，正光焦度的第三镜片4，光阑5，负光焦度的第四镜片6，正光焦度的第五镜片7。其中，光阑位于第三镜片与第四镜片之间。本发明光路从左向右传播，物面1发出的光线经过上述五个镜片后，最终在像面8成像，其中，第一镜片至第五镜片的口径均小于20mm，镜头总长不大于120mm，成像质量好且安装使用方便，有利于进一步缩小检测设备整机尺寸。优选的，本实施例中第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片均采用玻璃材料制成。

本发明更为具体的实现方式以下作具体展开：

第一镜片2物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为平面；第二镜片3物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面；第三镜片4物侧、像侧方的表面均为弯向物侧的球面；第四镜片6物侧一方的表面为弯向物侧的球面，像侧一方的表面为弯向像侧的球面；第五镜片7物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面。本发明双倍远心镜头各光学元件参数满足下表。

值得一提的是，在上表中，第一面对应第一镜片2物侧一方的表面，第二面对应第一镜片2像侧一方的表面，以此沿光路方向类推，至第十面对应第五镜片7物侧一方的表面，第十一面对应第五镜片7像侧一方的表面，R为对应各光学元件表面的曲率半径，T为对应各光学元件的空气间隔，Nd为对应各光学元件对d光的折射率，Vd为对应各光学元件材料的阿贝数。

其表1中双倍远心镜头的物方工作距离150mm，物方视场范围为Φ4mm，系统的工作F#为25，远心镜头的放大倍率2倍，工作波长为486.13270nm、587.56180nm及656.27250nm的参考设计波长。该远心镜头最大口径小于20mm，光阑5大小为4.276mm，光阑的设置可以有效避免杂散光的影响，提高成像质量。本实施例远心镜头设计远心度小于0.2°，在远心光学成像中，景深是一个很重要的参数，它的大小决定着图像的清晰范围，本实施例中远心镜头景深大小为0.34mm。

点列图是通过到达像面的光线的集中度来研究系统的成像质量，由图 2 可见，系统到达像面的光线都在艾里斑范围内，该远心镜头在0视场，0.3视场，0.5视场,0.707视场及1.0视场下的RMS RADIUS最大值5.46μm，小于衍射极限值17.95μm。光学系统的传递函数（ MTF）如图3所示，由图可知，系统 MTF 值比较接近衍射极限。畸变、场曲如图4所示，畸变虽然不影响成像质量，但是在尺寸检测时，畸变的大小影响成像的准确性，通过校正，系统三个波长下的畸变均在0.03%以下。光学系统的能量集中度如图5所示。

本实施例的双倍远心镜头适用于白光光源及单色光源，当选择单色光源的波长为587.6nm 时，其成像质量如图6、图7、图8所示，可以看出，与可见光条件下的成像质量相比，在单色波长587.6nm 条件下光学系统的成像质量变化不大，其中spot相对白光而言有进一步的提高。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (9)

1.一种双倍远心镜头，其特征在于，从物侧到像侧沿光轴依次包括：

具有正光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、光阑、具有负光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五镜片；

其中，第一镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为平面；

第二镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面；

第三镜片物侧、像侧方的表面均为弯向物侧的球面；

第四镜片物侧一方的表面为弯向物侧的球面，像侧一方的表面为弯向像侧的球面；

第五镜片物侧一方的表面为弯向像侧的球面，像侧一方的表面为弯向物侧的球面。

2.根据权利要求1所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述双倍远心镜头的总长度不大于120mm。

3.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片的通光口径均小于20mm。

4.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述光阑大小为4.276mm。

5.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述双倍远心镜头的物方工作距离为150mm。

6.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述双倍远心镜头的景深大小为0.34㎜。

7.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片均采用玻璃材料制成。

8.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述双倍远心镜头的工作F#为25。

9.根据权利要求1或2所述的双倍远心镜头，其特征在于，所述双倍远心镜头的物方视场范围为Φ4mm。

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