CN109254388B - 远心光学检像***及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种远心光学检像***及成像方法，该光学检像***沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4,弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组,双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组，该远心光学检像***，其物方远心度及像方远心度均满足远心***条件，构成双远心***，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。

Description

远心光学检像***及成像方法
技术领域
本发明涉及一种远心光学检像***及成像方法。
背景技术
随着工业智能化技术的普及，对工业制造检测的要求越来越高。现有市场已有多种远心镜头运用于工业检测当中，远心镜头主要的作用就是有效降低视差，可在一定物距范围内保持相同的放大倍率，而目前市场上这类镜头普遍存在着画面亮度不均匀等问题，其像方远心度及物方远心度无法同时满足高远心度的要求，双远心镜头成本高亦是使其无法普及应用的原因。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种远心光学检像***及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种远心光学检像***，该光学检像***沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，该光学检像***的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06<f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09< f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05<f7/f <0.07。
进一步的，f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
进一步的，该光学检像***中各个透镜均为玻璃球面镜片。
进一步的，所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
一种远心光学检像***的成像方法：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，该远心光学检像***，其物方远心度及像方远心度均满足远心***条件，构成双远心***，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为光学***示意图；
图2为本***光学传函值示意图。
图中：
A-前组A；B-后组B；C-光阑C；D-IMA；A1-双凸正透镜A1；A2-弯月正透镜A2；A3-弯月负透镜A3；B1-双凹负透镜B1；B2-双凹负透镜B2；B3-双凸正透镜B3；B4-双凸正透镜B4。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，一种远心光学检像***，该光学检像***沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A包括依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3，所述后组B包括依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
在本实施例中，该光学检像***的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06< f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09< f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05<f7/f <0.07。
在本实施例中，f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
在本实施例中，该光学检像***中各个透镜均为玻璃球面镜片。
在本实施例中，所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃，胶合组采用冕牌材料及火石材料的结合，能矫正大视野、低倍率下的色差，有效提高宽光谱远心度。通过控制玻璃球面的形状及位置，材料的高、低折射率的结合分配，能使其畸变维持在极小的数值，降低成像画面的失真度。
在本实施例中，该远心光学检像***工作距为110mm，物方远心度及像方远心度≤0.05°，TV畸变≤-0.01%,可与2/3 "芯片搭配使用。
该远心光学检像***，其物方远心度及像方远心度均满足远心***条件，构成双远心***，不仅能有效提高不同物距下图形的辨别能力，同时可以保持检测画面清晰明亮。
该远心光学检像***，采用七片球面玻璃结构，通过控制各镜片曲率及间隔分配，有效平衡其光焦度；通过材料选配，让其在一定的倍率下保持宽光谱高远心，提高了被摄物体在不同物距下成像的稳定性，物像方主光线平行于光轴，使其在景深范围内能够拥有相同的成像大小，同时保持像面亮度清晰分布。
该远心光学检像***，其放大倍率数值较小，可拍摄物体画面视野较广，通过合理的光焦度分配实现了物像远心，使检测画面亮度均匀，且不易出现失真，确保了良好的检测精度。
由图2可知，光学检像***在100线对处的光学传递函数值为0.5，各视场均接近衍射极限，其成像水平高，画面一致性好。
一种远心光学检像***的成像方法：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
在本实施例中，各个镜片参数如下表：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1. 一种远心光学检像***，其特征在于：该光学检像***沿光线自左向右方向依次设有光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B，所述前组A由依次设置的正光焦度的双凸透镜A1、正光焦度的弯月形透镜A2、负光焦度的弯月形透镜A3组成，所述后组B由依次设置负光焦度的双凹透镜B1、负光焦度的双凹透镜B2、正光焦度的双凸透镜B3、正光焦度的双凸透镜B4组成, 弯月形透镜A2与弯月形透镜A3密接构成第一胶合组, 双凹透镜B2与双凸透镜B3密接构成第二胶合组；
该光学检像***的焦距为f，其中，双凸正透镜A1、弯月正透镜A2、弯月负透镜A3、双凹负透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3、双凸正透镜B4，分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：0.05< f1/f<0.07；0.02< f2/f <0.04；-0.06< f3/f <-0.03；-0.07< f4/f <-0.04； -0.09< f5/f <-0.07； 0.09< f6/f <0.11； 0.05< f7/f <0.07；f5和f6必须满足-0.7<f5/f6<-0.5。
2. 根据权利要求1所述的远心光学检像***，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔为69.3mm，所述双凸正透镜A1与弯月正透镜A2之间的空气间隔为2.1mm, 弯月负透镜A3与光阑C之间的空气间隔为65mm，光阑C与双凹负透镜B1之间的空气间隔为4.3mm，双凹负透镜B1与双凹负透镜B2之间的空气间隔为2.3mm，双凸正透镜B3与双凸正透镜B4之间的空气间隔为0.1mm。
3.根据权利要求1所述的远心光学检像***，其特征在于：该光学检像***中各个透镜均为玻璃球面镜片。
4.根据权利要求3所述的远心光学检像***，其特征在于：所述双凸正透镜A1采用的材料为冕牌玻璃；弯月正透镜A2采用的材料为冕牌玻璃；弯月负透镜A3采用的材料为火石玻璃；双凹负透镜B1采用的材料为冕牌玻璃、双凹负透镜B2采用的材料为火石玻璃、双凸正透镜B3采用的材料为冕牌玻璃、双凸正透镜B4采用的材料为冕牌玻璃。
5.一种远心光学检像***的成像方法，采用如权利要求1-4任意一项所述的远心光学检像***，其特征在于：光路顺序进入前组A、光阑C、后组B后进行成像。
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