双远心定焦镜头制造技术

本发明专利技术公开了一种双远心定焦镜头，从被测物体端开始依次设有第一单正球面镜片、第二单正球面镜片、第三单负球面镜片、第四单负球面镜片、第五单负球面镜片、第六单正球面镜片和第七单正球面镜片；第二单正球面镜片与第三单负球面镜片组合为粘合镜片；第五单负球面镜片与第六单正球面镜片组合为粘合镜片；第三单负球面镜片和第四单负球面镜片之间设有光阑。本发明专利技术的双远心定焦镜头减少了镜片的数量，使得制作成本更加低廉；在镜片较少的前提下使得结构更加简单、体积更小、重量更轻，同时双远心定焦镜头还具有镜头总长度小、F值大、最大成像面大的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于精密工业检测的工业镜头，尤其涉及一种远心定焦镜头。
技术介绍
随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用，普通工业镜头已经难以满足检测要求，这是由于普通光学镜头存在下列制约因素，1、影像的变形、视角选择而造成的误差；2、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题，进而影响测量的精度。为弥补普通镜头存在的不足，适应精密检测需求，远心镜头应运而生。远心镜头依据其独特的光学特性：高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大,倍率不会变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。但现在市面上的远心镜头一般重量重、尺寸大、制作成本较高，这就使得远心镜头很难在工业检测上普及。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术提供一种双远心定焦镜头。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种双远心定焦镜头，从被测物体端开始依次设有第一单正球面镜片、第二单正球面镜片、第三单负球面镜片、第四单负球面镜片、第五单负球面镜片、第六单正球面镜片和第七单正球面镜片；所述第二单正球面镜片与第三单负球面镜片组合为粘合镜片；所述第五单负球面镜片与第六单正球面镜片组合为粘合镜片；所述第三单负球面镜片和第四单负球面镜片之间设有光阑。进一步的改进，所述第一单正球面镜片、第二单正球面镜片、第六单正球面镜片、第七单正球面镜片为双凸形的正透镜；所述第三单负球面镜片和第五单负球面镜片为双凹形的负透镜；所述第四单负球面镜片为弯月形的负透镜,开口方向朝向相机侧。进一步的改进，所述第二单正球面镜片与第三单负球面镜片结合成粘合镜片后，开口方向朝向相机侧。进一步的改进，所述第二单正球面镜片采用的材料为低色散玻璃。进一步的改进，所述第五单负球面镜片与第六单正球面镜片结合成粘合镜片后，开口方向背对相机侧。进一步的改进，所述双远心定焦镜头满足以下条件式：NA = 0.022 TTL=180mm T≤0.025°；其中NA为镜头孔径值，TTL为镜头的光学总长度，T为镜头的远心度。进一步的改进，所述双远心定焦镜头满足以下条件式：满足以下条件式：f/f1= 0.112、f1= 123.1 mm；f/f2= 0.045、f2=49.59mm；f/f3=-0.038、 f3=-42.26mm；f/f4=-0.093、f4=-102.56mm；f/f5=0.01、f5=-11.94mm；f/f6=0.015、f6=16.04mm；f/f7=0.026、f7=29.18mm；其中f为镜头的有效焦距，f1为第一单正球面透镜的焦距，f2为第二单正球面透镜的焦距，f3为第三单负球面透镜的焦距，f4为第四单负球面透镜的焦距，f5为第五单负球面透镜的焦距，f6为第六单正球面透镜的焦距，f7为第七单正球面透镜的焦距。本专利技术的有益效果：表1列举出了本专利技术的用于工业检测的双心定焦镜头各项透镜的参数值。其中OBJ为物面，STO为光阑，IMA为像面。从表1中可知，该镜头采用七枚镜片，最大有效口径为72.8mm, 相对于市面的远心镜头最少需要10至12个镜片才能做到最大有效口径为120mm左右，故采用本专利技术技术方案后的双远心定焦镜头减少了镜片的数量，使得整个镜头的结构更加简单，重量相对于同类镜头显著降低，制作成本更加低廉；在镜片较少的前提下使得结构更加简单、体积更小、重量更轻。表2列举了本专利技术的用于工业检测的双心定焦镜头的光学特性规则：其中：Magnification为镜头的放大倍率，Object Side Telecentricity为镜头的物方远心度，Optical Distortion(Max)为镜头的最大光学畸变，TTL为镜头的光学总长度，F/#为镜头的F值，Relative illumination为镜头的相对照度，Image Size ( Dia. )为镜头的最大像面。从表2可知，采用本专利技术技术方案后镜头的远心度为0.025º，远心度高；畸变为0.1%，畸变小；光学总长为180mm,总长度小；最大F值为6.3；相对照度为97%，相对照度高；最大像面为φ16mm，像面大。相对于市面上现有的同等物距条件下工业远心一般光学总长在300mm左右，最大像面为φ11mm，最大F值为8。故本专利技术的双远心定焦镜相对于市面上远心镜头具有总长度小、F值大、最大成像面大的特点。附图说明图1是双远心定焦镜头物距为260 mm时的光学截面图；图2是双远心定焦镜头物距为260 mm，解像力在140lp/mm时的光学传递函数（MTF）截面图；图3是双远心定焦镜头物距为260 mm，解像力在100lp/mm时的光学传递函数（MTF）截面图；图4是双远心定焦镜头物距为260 mm，解像力在70lp/mm时的光学传递函数（MTF）截面图；图5是双远心定焦镜头物距为260 mm时的弥散斑RMS图；图6是双远心定焦镜头物距为260 mm时的场曲图和畸变图；图7是双远心定焦镜头物距为260 mm时的离焦调变转换函数图；图8是双远心定焦镜头在物距为260 mm时的相对照度图；其中：1、第一单正球面镜片，2、第二单正球面镜片，3、第三单负球面镜片，4、第四单正球面镜片，5、第五单负球面镜片，6、第六单正球面镜片，7、第七单正球面镜片，8、光阑。具体实施方式下面结合附图对本专利技术优选的方式做进一步的阐述：如图1所示，本实施方式通过双远心定焦镜头的物距为260 mm时这特定形式对本专利技术的方案进行介绍和说明。一种双远心定焦镜头，从被测物体端开始依次设有第一单正球面镜片1、第二单正球面镜片2、第三单负球面镜片3、第四单负球面镜片4、第五单负球面镜片5、第六单正球面镜片6和第七单正球面镜片7。所述第一单正球面镜片1、第二单正球面镜片2、第六单正球面镜片6、第七单正球面镜片7为双凸形的正透镜；减少了光学系统中的色散问题第二单正球面镜片采用的材料为低色散玻璃。所述第三单负球面镜片3和第五单负球面镜片5为双凹形的负透镜；所述第四单负球面镜片4为弯月形的负透镜,开口方向朝向相机侧。所述第二单正球面镜片2与第三单负球面镜片3组合为粘合镜片；所述第二单正球面镜片2与第三单负球面镜片3结合成粘合镜片后，开口方向朝向相机侧。所述第三单负球面镜片3和第四单负球面镜片4之间设有光阑。所述第五单负球面镜片5与第六单正球面镜片6组合为粘合镜片；所述第五单负球面镜片5与第六单正球面镜片6结合成粘合镜片后，开口方向背对相机侧。所述双远心定焦镜头满足以下条件式： NA = 0.022 TTL=180mm T≤0.025°；其中NA为镜头孔径值，TTL为镜头的光学总长度，T为镜头的远心度。TTL为镜头的光学总长度，即第一单正球面镜片顶点到成像面的长度，T为镜头的远心度，即物面和像面的发射和入射角度。所述双远心定焦镜头满足以下条件式：f/f1= 0.112、f1= 123.1 mm；f/f2= 0.045、f2=49.59mm；f/f3=-0.038、 f3=-42.26mm；f/f4=-0.093、f4=-102.56mm；f/f5=0.01、f5=-11.94mm；f/f6=0.015、f6=16.04mm；f/f7=0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双远心定焦镜头，其特征在于：从被测物体端开始依次设有第一单正球面镜片（1）、第二单正球面镜片（2）、第三单负球面镜片（3）、第四单负球面镜片（4）、第五单负球面镜片（5）、第六单正球面镜片（6）和第七单正球面镜片（7）；所述第二单正球面镜片（2）与第三单负球面镜片（3）组合为粘合镜片；所述第五单负球面镜片（5）与第六单正球面镜片（6）组合为粘合镜片；所述第三单负球面镜片（3）和第四单负球面镜片（4）之间设有光阑（7）。

【技术特征摘要】
1.一种双远心定焦镜头，其特征在于：从被测物体端开始依次设有第一单正球面镜片（1）、第二单正球面镜片（2）、第三单负球面镜片（3）、第四单负球面镜片（4）、第五单负球面镜片（5）、第六单正球面镜片（6）和第七单正球面镜片（7）；所述第二单正球面镜片（2）与第三单负球面镜片（3）组合为粘合镜片；所述第五单负球面镜片（5）与第六单正球面镜片（6）组合为粘合镜片；所述第三单负球面镜片（3）和第四单负球面镜片（4）之间设有光阑（7）。2.根据权利要求1所述的双远心定焦镜头，其特征在于：所述第一单正球面镜片（1）、第二单正球面镜片（2）、第六单正球面镜片（3）、第七单正球面镜片（7）为双凸形的正透镜；所述第三单负球面镜片（3）和第五单负球面镜片（5）为双凹形的负透镜；所述第四单负球面镜片（4）为弯月形的负透镜,开口方向朝向相机侧。3.根据权利要求1所述的双远心定焦镜头，其特征在于：所述第二单正球面镜片（2）与第三单负球面镜片（3）结合成粘合镜片后，开口方向朝向相机侧。4. 根据权利要求1至3任一项所述的双远心定焦镜头，其特征在于：第二单正球面镜片（2）采用的材料为低色散玻璃。5.根据权利要求1所述的双远心定焦镜头，其特征在于：所述第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：张能义，吴沛林，丁鹏，
申请(专利权)人：广州长步道光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44