CN109298510B - 零视差光学检像***及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种零视差光学检像***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包括依次设置弯月透镜A1与为双凸透镜A2密接的第一胶合组、弯月形透镜A3与弯月形透镜A4密接的第二胶合组，所述后组B包括依次设置弯月形透镜B1与双凹透镜B2密接的第三胶合组、双凸透镜B3，该光学检像***采用两片双胶合前置的结构形式，能充分矫正大倍率大视野下所引入的色差，通过间隙控制及光阑位置移动、光焦度平衡等方式有效的降低了***的总畸变，同时收敛了入射主光线及出射主光线，使其充分平行于光轴，使零视差特性得以实现。

Description

零视差光学检像***及成像方法
技术领域
本发明涉及一种零视差光学检像***及成像方法。
背景技术
传统工业检测采用的是普通的定焦及变焦镜头，在一些缺陷检测、尺寸测量的运用上，这些镜头存在的畸变往往会带来图形的失真，尤其是在大视野成像时，这类镜头所成的像，边缘像质扭曲严重，同时较大的边缘主光线出射角会造成画面亮度不均匀、放大倍率不一致等视差问题。在一些不稳定的机台上，一些常规的检测镜头因其景深较小，极易造成检测图形模糊，这对检测精度要求很高的工业领域里是很不利的；普通的检测镜头无法满足消视差、消畸变等功能。
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零视差光学检像***及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种零视差光学检像***，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包括依次设置的光焦度为负的弯月透镜A1、光焦度为正的双凸透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、光焦度为正的弯月形透镜A4，所述后组B包括依次设置光焦度为正的弯月形透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的双凸透镜B3, 弯月负透镜A1与双凸正透镜A2密接构成第一胶合组, 弯月形透镜A3与弯月形透镜A4密接构成第二胶合组, 弯月形透镜B1与双凹透镜B2密接构成第三胶合组。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔为73.2mm，所述双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为1.5mm, 弯月正透镜A4与光阑C之间的空气间隔为41.9mm，光阑C与弯月正透镜B1之间的空气间隔为31.3mm，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为26.1mm，双凸正透镜B3与成像面之间的空气间隔为29.2mm。
进一步的，该光学检像***的焦距为f，弯月负透镜A1、双凸正透镜A2、弯月负透镜A3、弯月正透镜A4、弯月正透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：-0.31<f1/f<-0.27；0.08<f2/f<0.12；-0.16<f3/f<-0.14；0.11<f4/f<0.14； 0.02<f5/f<0.05；0.01<f6/f<0.03；0.06<f7/f<0.09。
进一步的，f4和f5必须满足2.5<f4/f5<2.9。
进一步的，弯月负透镜A1与双凸正透镜A2的胶合面弯向光阑一侧，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4的胶合面弯向光阑一侧，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2的胶合面弯向光阑一侧。
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，弯月负透镜A1和双凸正透镜A2所构成的第一胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4所构成的第二胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2所构成的第三胶合组采用双冕牌材料组合。
一种零视差光学检像***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：采用两片双胶合前置的结构形式，能充分矫正大倍率大视野下所引入的色差，通过间隙控制及光阑位置移动、光焦度平衡等方式有效的降低了***的总畸变，同时收敛了入射主光线及出射主光线，使其充分平行于光轴，使零视差特性得以实现。
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；B-后组；C-光阑；D-IMA；A1-弯月负透镜；A2-双凸正透镜；A3-弯月负透镜；A4-弯月正透镜；B1-弯月正透镜；B2-双凹负透镜；B3-双凸正透镜。
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，一种零视差光学检像***，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包括依次设置的光焦度为负的弯月透镜A1、光焦度为正的双凸透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、光焦度为正的弯月形透镜A4，所述后组B包括依次设置光焦度为正的弯月形透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的双凸透镜B3, 弯月负透镜A1与双凸正透镜A2密接构成第一胶合组, 弯月形透镜A3与弯月形透镜A4密接构成第二胶合组, 弯月形透镜B1与双凹透镜B2密接构成第三胶合组。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔为73.2mm，所述双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为1.5mm, 弯月正透镜A4与光阑C之间的空气间隔为41.9mm，光阑C与弯月正透镜B1之间的空气间隔为31.3mm，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为26.1mm，双凸正透镜B3与成像面之间的空气间隔为29.2mm。
在本实施例中，该光学检像***的焦距为f，弯月负透镜A1、双凸正透镜A2、弯月负透镜A3、弯月正透镜A4、弯月正透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：-0.31<f1/f<-0.27；0.08<f2/f<0.12；-0.16<f3/f<-0.14；0.11<f4/f<0.14； 0.02<f5/f<0.05；0.01<f6/f<0.03；0.06<f7/f<0.09。
在本实施例中，f4和f5必须满足2.5<f4/f5<2.9。
在本实施例中，弯月负透镜A1与双凸正透镜A2的胶合面弯向光阑一侧，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4的胶合面弯向光阑一侧，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2的胶合面弯向光阑一侧。
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，弯月负透镜A1和双凸正透镜A2所构成的第一胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4所构成的第二胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2所构成的第三胶合组采用双冕牌材料组合，第一胶合组、第二胶合组均采用火石材料和冕牌材料的结合，适当提高其阿贝数之差，能够起平衡色差的作用，并控制其胶合面弯向光阑一侧，可以使其产生较少的大角度光束像差，同时能够将球差平衡。
在本实施例中，该零视差光学检像***可适用于2/3 "芯片，其TV畸变≤0.01%，物方远心度≤0.01°，像方远心度≤0.05°，光学后焦≥29.2mm。可适用于110mm物距左右的检测工作。
本光学***物方远心度及像方远心度接近零度，拥有双远心零视差测量能力，在一定景深范围下能成等倍率像；该光学检像***通过控制各个镜片的面型弯曲程度、提高折射率等方法降低镜片敏感度，使镜片的加工成本降低，降低机械件管控难度。
本光学***采用两片双胶合前置的结构形式，能充分矫正大倍率大视野下所引入的色差，通过间隙控制及光阑位置移动、光焦度平衡等方式有效的降低了***的总畸变，同时收敛了入射主光线及出射主光线，使其充分平行于光轴，使零视差特性得以实现。
本光学***通过平衡各个材料的热膨胀系数比例，使其在不恒温的环境中也可以进行正常检测工作，对环境的适应力更强。所述光学***满足双侧远心***要求，其物方及像方的主光线均平行于光轴，使检测图像方法倍率不会因为被测物离焦而产生明显变化。
由图2可知，各视场传函数值在均接近衍射极限，确保其在检测工作中能带来清晰的成像效果。
一种零视差光学检像***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 (6)

1.一种零视差光学检像***，其特征在于：该光学检像***沿光线自左向右方向依次由光焦度为正的前组A、光阑C、光焦度为负的后组B组成，所述前组A由依次设置的光焦度为负的弯月透镜A1、光焦度为正的双凸透镜A2、光焦度为负的弯月形透镜A3、光焦度为正的弯月形透镜A4组成，所述后组B由依次设置光焦度为正的弯月形透镜B1、光焦度为负的双凹透镜B2、光焦度为正的双凸透镜B3组成, 弯月负透镜A1与双凸正透镜A2密接构成第一胶合组, 弯月形透镜A3与弯月形透镜A4密接构成第二胶合组, 弯月形透镜B1与双凹透镜B2密接构成第三胶合组；
该光学检像***的焦距为f，弯月负透镜A1、双凸正透镜A2、弯月负透镜A3、弯月正透镜A4、弯月正透镜B1、双凹负透镜B2、双凸正透镜B3分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；其中与焦距f满足以下比例：-0.31< f1/f<-0.27；0.08< f2/f <0.12；-0.16< f3/f <-0.14；0.11<f4/f <0.14； 0.02< f5/f <0.05；0.01< f6/f <0.03；0.06< f7/f <0.09；f4和f5必须满足2.5<f4/f5<2.9；
各个镜片参数如上表。
2.根据权利要求1所述的零视差光学检像***，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔为73.2mm，所述双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为1.5mm, 弯月正透镜A4与光阑C之间的空气间隔为41.9mm，光阑C与弯月正透镜B1之间的空气间隔为31.3mm，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为26.1mm，双凸正透镜B3与成像面之间的空气间隔为29.2mm。
3.根据权利要求1所述的零视差光学检像***，其特征在于：弯月负透镜A1与双凸正透镜A2的胶合面弯向光阑一侧，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4的胶合面弯向光阑一侧，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2的胶合面弯向光阑一侧。
4.根据权利要求1所述的零视差光学检像***，其特征在于：该光学检像***中各个透镜均为玻璃球面镜片。
5.根据权利要求4所述的零视差光学检像***，其特征在于：弯月负透镜A1和双凸正透镜A2所构成的第一胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月负透镜A3和弯月正透镜A4所构成的第二胶合组采用冕牌材料和火石材料组合，弯月正透镜B1和双凹负透镜B2所构成的第三胶合组采用双冕牌材料组合。
6.一种零视差光学检像***的成像方法，采用如权利要求1-4任意一项所述的零视差光学检像***，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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