一种双远心光路系统技术方案

一种双远心光路系统，包括前透镜组、孔径光阑、后透镜组和校正镜，孔径光阑位于前透镜组的像方焦平面处，同时位于后透镜组的物方焦平面处，形成双远心成像光路；校正镜位于像面左侧；前透镜组与后透镜组关于孔径光阑成对称结构；整个系统从左至右依次为：前透镜组，包括一个由正透镜A、负透镜A组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由正透镜B、负透镜B组成的具有正光焦度的双胶合透镜，以及一个具有负光焦度的负透镜C；孔径光阑，位于负透镜C之后；后透镜组，包括一个具有负光焦度的负透镜D，一个由负透镜E、正透镜C组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由负透镜F、正透镜D组成的具有正光焦度的双胶合透镜。

【技术实现步骤摘要】
一种双远心光路系统
本技术属于光路系统领域，具体涉及一种双远心光路系统。
技术介绍
机器视觉测量技术通过光学成像的方法获取待测目标的图像，然后将图像进行相应的运算处理，进而对目标的尺寸、形状等参数的判别与测量。光学成像系统的性能直接决定了最终测量精度。传统的定焦或变焦镜头的设计及制造技术成熟、成本低，但通常畸变较大。此外，对于特定的放大倍率只有一对共轭位置，测量时待测物及探测器需准确的放置在共轭位置处，待测物的偏离或探测器离焦都会改变放大倍率，造成测量不准确。为解决这一问题，出现了物方远心镜头、像方远心镜头以及双远心镜头。双远心光路的基本原理是，通过将孔径光阑设置在特殊的位置，使光学系统的入瞳和出瞳都在无限远处，入射和出射光学系统的主光线都是与光轴平行的，这样就消除了待测物的偏离或探测器的离焦对测量精度的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种双远心光路系统，克服现有普通镜头的缺陷，提供一种分辨率高、工作距离长、总长小的双远心光路结构，用于机器视觉测量领域。本技术的技术方案如下：一种双远心光路系统，包括前透镜组、孔径光阑、后透镜组和校正镜，孔径光阑位于前透镜组的像方焦平面处，同时位于后透镜组的物方焦平面处，形成双远心成像光路；校正镜位于像面左侧；前透镜组与后透镜组关于孔径光阑成对称结构；整个系统从左至右依次为：前透镜组，包括一个由正透镜A、负透镜A组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由正透镜B、负透镜B组成的具有正光焦度的双胶合透镜，以及一个具有负光焦度的负透镜C；孔径光阑，位于负透镜C之后；后透镜组，包括一个具有负光焦度的负透镜D，一个由负透镜E、正透镜C组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由负透镜F、正透镜D组成的具有正光焦度的双胶合透镜；校正镜，位于正透镜D之后，靠近像面。所述正透镜A为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为124.8910mm，右侧球面曲率半径为68.5410mm，中心厚度12mm，口径42mm；负透镜A左侧为凹球面，曲率半径为68.54mm，右侧为凸球面，曲率半径为192.006mm，中心厚度为3mm，口径42mm；所述正透镜A使用H-QK3L光学玻璃制造，所述负透镜A使用H-F4光学玻璃制造。所述正透镜B为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为62.5441mm，右侧球面曲率半径为84.2542mm，中心厚度7mm，口径22mm；负透镜B左侧为凹球面，曲率半径为84.2542mm，右侧为凸球面，曲率半径为112.0516mm，中心厚度3mm，口径22mm；正透镜B左侧球面顶点与负透镜A右侧球面顶点之间的轴向间隔为118.48mm；所述正透镜B使用H-LAK12光学玻璃制造，所述负透镜B9使用H-ZF1光学玻璃制造。所述负透镜C为双凹球面负透镜，左侧球面曲率半径为78.9296mm，右侧球面曲率半径为66.1897mm，中心厚度2.5mm，口径16mm，使用H-ZBAF50光学玻璃制造，左侧凹球面顶点与负透镜B右侧球面顶点之间的轴向间隔为5.9mm。所述孔径光阑有效口径为5mm，与负透镜C右侧球面顶点之间的轴向间隔为32.37mm。所述负透镜D为双凹球面透镜，左侧凹球面曲率半径23.889mm，右侧凹球面曲率半径为13.99mm，中心厚度为1.3mm，口径8mm，使用H-KF6光学玻璃制造，左侧凹球面顶点与孔径光阑之间的轴向间隔为7.24mm。所述负透镜E左侧为凸球面，曲率半径为42.6238mm，右侧为凸球面，曲率半径为15.2417mm，中心厚度为1.5mm，口径11mm，使用H-QF14光学玻璃制造；正透镜C为双凸球面透镜，左侧球面曲率半径为15.2417mm，右侧球面曲率半径为26.3701mm，中心厚度为6.3mm，口径11mm使用H-LAF53光学玻璃制造；负透镜E左侧球面顶点与负透镜D右侧球面顶点之间轴线间隔为4.1mm。所述负透镜F左侧为凸球面，曲率半径为61.021mm，右侧为凸球面，曲率半径为14.0187mm，中心厚度为2.4mm，口径13mm，使用H-ZF2光学玻璃制造；正透镜D为双凸球面透镜，左侧球面曲率半径为14.0187mm，右侧球面曲率半径为28.7850mm，中心厚度为8.6mm，口径13mm，使用H-K9L光学玻璃制造；负透镜F左侧球面顶点与正透镜C右侧球面顶点之间轴线间隔为13mm。所述校正镜为负透镜，左侧为凸球面，曲率半径为9.12mm，右侧为凹球面，曲率半径为8.66mm，中心厚度为1.6mm，口径9mm，使用H-K9L光学玻璃制造；左侧凸球面顶点与正透镜D右侧凸球面顶点间轴向间隔为24mm，右侧凹球面顶点与像方焦平面的轴向间隔为3.53mm。本技术的显著效果在于：在空间频率220lp/mm处，全视场高于0.1，成像质量良好；畸变与视场的关系如图3所示，全视场范围内畸变小于0.03％；光学系统总长为257mm，工作距离300mm，具有工作距离长、总长小的特点。附图说明图1为本技术所述的双远心光路系统示意图；图2为本技术所述的双远心光路系统调制传递函数曲线图图3为本技术所述的双远心光路系统畸变图图中：1前透镜组、2孔径光阑、3后透镜组、4校正镜、5像面、6正透镜A、7负透镜A、8正透镜B、9负透镜B、10负透镜C、11负透镜D、12负透镜E、13正透镜C、14负透镜F、15正透镜D；具体实施方式一种双远心光路系统，包括前透镜组1、孔径光阑2、后透镜组3和校正镜4，孔径光阑2位于前透镜组1的像方焦平面处，同时位于后透镜组3的物方焦平面处，形成双远心成像光路。校正镜4位于像面5左侧。前透镜组1与后透镜组3关于孔径光阑2成对称结构。整个系统由11片透镜组成，从物方到像方(从左至右)依次为：前透镜组1，包括一个由正透镜A6、负透镜A7组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由正透镜B8、负透镜B9组成的具有正光焦度的双胶合透镜，以及一个具有负光焦度的负透镜C10；孔径光阑2，位于负透镜C10之后；后透镜组3，包括一个具有负光焦度的负透镜D11，一个由负透镜E12、正透镜C13组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由负透镜F14、正透镜D15组成的具有正光焦度的双胶合透镜；校正镜4，位于正透镜D15之后，靠近像面5。正透镜A6和负透镜A7组成一个具有正光焦度的双胶合透镜，其中正透镜A6为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为124.8910mm，右侧球面曲率半径为68.5410mm，中心厚度12mm，口径42mm，使用H-QK3L光学玻璃制造；负透镜A7左侧为凹球面，曲率半径为68.54mm，右侧为凸球面，曲率半径为192.006mm，中心厚度为3mm，口径42mm，使用H-F4光学玻璃制造。正透镜B8和负透镜B9组成一个具有正光焦度的双胶合透镜，其中正透镜B8为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为62.5441mm，右侧球面曲率半径为84.2542mm，中心厚度7mm，口径22mm，使用H-LAK12光学玻璃制造；负透镜B9左侧为凹球面，曲率半径为84.2542mm，右侧为凸球面，曲率半径为112.0516mm，中心厚度3mm，口径22mm，使用H-ZF1光学玻璃制造；正透镜B8左侧球面顶点与负透镜A7右侧球面顶点之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双远心光路系统，其特征在于：包括前透镜组(1)、孔径光阑(2)、后透镜组(3)和校正镜(4)，孔径光阑(2)位于前透镜组(1)的像方焦平面处，同时位于后透镜组(3)的物方焦平面处，形成双远心成像光路；校正镜(4)位于像面(5)左侧；前透镜组(1)与后透镜组(3)关于孔径光阑(2)成对称结构；整个系统从左至右依次为：前透镜组(1)，包括一个由正透镜A(6)、负透镜A(7)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由正透镜B(8)、负透镜B(9)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，以及一个具有负光焦度的负透镜C(10)；孔径光阑(2)，位于负透镜C(10)之后；后透镜组(3)，包括一个具有负光焦度的负透镜D(11)，一个由负透镜E(12)、正透镜C(13)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由负透镜F(14)、正透镜D(15)组成的具有正光焦度的双胶合透镜；校正镜(4)，位于正透镜D(15)之后，靠近像面(5)。

【技术特征摘要】
1.一种双远心光路系统，其特征在于：包括前透镜组(1)、孔径光阑(2)、后透镜组(3)和校正镜(4)，孔径光阑(2)位于前透镜组(1)的像方焦平面处，同时位于后透镜组(3)的物方焦平面处，形成双远心成像光路；校正镜(4)位于像面(5)左侧；前透镜组(1)与后透镜组(3)关于孔径光阑(2)成对称结构；整个系统从左至右依次为：前透镜组(1)，包括一个由正透镜A(6)、负透镜A(7)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由正透镜B(8)、负透镜B(9)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，以及一个具有负光焦度的负透镜C(10)；孔径光阑(2)，位于负透镜C(10)之后；后透镜组(3)，包括一个具有负光焦度的负透镜D(11)，一个由负透镜E(12)、正透镜C(13)组成的具有正光焦度的双胶合透镜，一个由负透镜F(14)、正透镜D(15)组成的具有正光焦度的双胶合透镜；校正镜(4)，位于正透镜D(15)之后，靠近像面(5)。2.根据权利要求1所述的一种双远心光路系统，其特征在于：所述正透镜A(6)为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为124.8910mm，右侧球面曲率半径为68.5410mm，中心厚度12mm，口径42mm；负透镜A(7)左侧为凹球面，曲率半径为68.54mm，右侧为凸球面，曲率半径为192.006mm，中心厚度为3mm，口径42mm；所述正透镜A(6)使用H-QK3L光学玻璃制造，所述负透镜A(7)使用H-F4光学玻璃制造。3.根据权利要求1所述的一种双远心光路系统，其特征在于：所述正透镜B(8)为双凸球面正透镜，左侧球面曲率半径为62.5441mm，右侧球面曲率半径为84.2542mm，中心厚度7mm，口径22mm；负透镜B(9)左侧为凹球面，曲率半径为84.2542mm，右侧为凸球面，曲率半径为112.0516mm，中心厚度3mm，口径22mm；正透镜B(8)左侧球面顶点与负透镜A(7)右侧球面顶点之间的轴向间隔为118.48mm；所述正透镜B(8)使用H-LAK12光学玻璃制造，所述负透镜B(9)使用H-ZF1光学玻璃制造。4.根据权利要求1所述的一种双远心光路系统，其特征在于：所述负透镜C(10)为双凹球面负透镜，左侧球面曲率半径为78.9296mm，右侧球面曲率半...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，宋金城，刘珂，董利军，郭力振，谬寅宵，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11