一种用于通过镜头（ＴＴＬ）激光测距传感器探头的适配器和方法使给定出射光瞳尺寸的ＴＴＬ探头能够与共享物镜一起使用，所述共享物镜要求与所述ＴＴＬ探头出射光瞳尺寸不同的从所述激光测距传感器入射的入射光瞳尺寸。所述适配器的实施方式包括伽利略构造中的光学装置，诸如第一透镜和分辨第二透镜，该分辨第二透镜根据所述第一透镜是发散的、负焦距透镜，还是会聚的、正焦距透镜，以及该第二透镜是会聚透镜还是发散透镜，来对所述ＴＴＬ激光辐射进行扩展或收缩。实施方式还提供了可以用于非准直辐射的开普勒构造。该开普勒构造可以包括反射镜以获得更紧凑的适配器。附加实施方式包括位于第一透镜和第二透镜之间的至少一个可调透镜元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
实施方式涉及使用基于视频的检查系统和坐标测量机的光学计量，以及 在生产和质量控制中对形式、尺寸和位置进行测量的多传感器坐标计量的领 域。在US专利第6,518,996号中描述了这种视频检查系统的示例，在此以引 证的方式并入该公开的内容。该'996专利申请公开了包括具有成像光学装置 的紧凑型Y-Z-X测量轴系统和安装在垂直的Z平移轴上的摄像机的视频检查 装置。这个垂直成像系统可以采用在X-Y工作台上方设有共享物镜，物镜后 有变焦光学系统，变焦光学系统后有CCD摄像机的方式。在一些系统中，可 以用激光测距传感器系统来共享物镜，以提供对于由摄像机所观看的同一物 体的通过镜头(Through the Lens, TTL)激光测距测量能力。因此，更具体地， 实施方式涉及与光学计量系统一起使用的TTL激光测距传感器系统。
技术介绍
可以采用通过镜头的激光测距传感器系统的两个实例包括基于美国专利 第4，595，829号所包含的原理的三角激光测距传感器和美国专利第5,953,137 号中所教导的锥光偏振全息传感器，在这里以引证的方式并入上述公开的内 容。TTL三角测距传感器产品是由Rochester, NY的Quality Vision International, Inc.，公司所生产的，用于该公司的检査和测量系统及其附属设备。通常，在该 TTL三角传感器中，通过物镜的入射光瞳的一半将激光引导到物体或表面。6这里，由于光是从激光测距传感器入射的，所以我们所指的是物镜的"入射" 光瞳。如将在下面所见到的，同样的光瞳还可以用作"出射"光瞳。 一旦光 到达物体或者表面，光被反射并散射，并且由于光瞳变为返回到用于检测的 激光测距传感器的散射光和反射光的出射光瞳，散射光和反射光通过物镜之前的入射光瞳的另一半传递回来。在诸如位于以色列耶路撒冷的Optimet或 Optical Metrology, Ltd公司所销售的锥光偏振传感器产品中，在检测过程中使 用通过现在作为出射光瞳的整个物镜而传递回来的光。由于存在TTL传感器 使用物镜孔径及其相关的光瞳的不同方式，我们涉及激光测距传感器光学系 统出射光瞳对物镜入射光瞳进行填充的需要。针对在这里所陈述和定义的， 物镜入射光瞳是如通过从激光测距传感器入射的光所"看到"的物镜孔径光 阑的图像。由于光束应当填充光瞳的程度取决于所使用的特定的TTL传感器，激光测距传感器辐射光束的直径或经反射和散射的返回光束的直径都不必代 表光瞳的确切直径。还应该注意，并不是所有的TTL传感器系统都对它们所 使用的辐射进行准直。由于光从激光测距传感器入射，通常将TTL激光探头设计为适用于特定 的物镜入射光瞳尺寸。在图1中示出了使用TTL激光探头设备110的典型的 检査和/或测量系统100。该测量系统100通常包括经由分束器106等向系统 100提供照明辐射的照射光源105。探头系统110向光学系统120发射激光束 111，该光学系统120可以包括分束器121、变焦镜头系统122、和将辐射聚 焦在待检查的物体或表面124的物镜123。测量系统还可以包括将从待检查的 物体或表面124反射的光聚焦在传感器130上的图像传感器镜头125。传感器 130可以是CCD摄像机140的传感器。如图1所示，直径为d的光束111优选地与TTL激光探头110的出射光 瞳尺寸相等，并且优选地被设计为填充直径D的物镜入射光瞳，其中为了最 优的性能，必须由来自探头的辐射和返回的反射光和散射光来适当地填充物 镜入射光瞳。对于填充入射光瞳的性能灵敏程度取决于所使用的特定激光探头。如果要使用具有从激光测距传感器入射的不同的入射光瞳的不同物镜， 则激光传感器将以低于其最优性能的方式来工作，特别是在高度测量灵敏度、 范围、分辨率和准确度方面。为了实现针对给定物镜的最优性能，应该将激 光测距传感器进行重新设计，以与物镜的新直径和所得到的新入射光瞳尺寸 匹配。当每次从激光测距传感器入射的物镜入射光瞳发生变化时对激光探头 进行重新设计是昂贵和麻烦的。因此存在对于可以适用于多于一个物镜光瞳 尺寸的更灵活的TTL激光探头的需求。
技术实现思路
实施方式提供了将扩展/收縮光学系统用作适配器以适当地填充物镜入射光瞳而改变TTL传感器辐射出射光瞳尺寸的方法，其中没有针对物镜入射光 瞳对TTL传感器进行设计。尽管可以使用开普勒光学设备，但是优选的适配 器是基于伽利略光学系统的。在安装了适配器后，可以在不改变激光探头的 光学系统设计的情况下，实现激光探头在高度灵敏度、范围、分辨率和准确 度方面的最优性能，并且节省时间和金钱。实施方式将按照需要针对准直或 非准直的TTL传感器系统辐射对TTL传感器系统辐射进行扩展或收縮。附图说明图1示出了使用TTL激光测距传感器的典型检査和测量系统以及共享物 镜的光学变焦成像系统的示意图。图2示出了使用TTL激光测距传感器的检查和测量系统以及共享物镜的 光学变焦成像系统的示意图，该检查和测量系统具有根据实施方式的激光测 距传感器光学适配器。图3示出了根据实施方式的扩束器的示意图。图4示出了根据实施方式的收束器的示意图。图5示出了根据实施方式的扩束器的示意图。图6示出了根据实施方式的收束器的示意图。图7示出了用于非准直光束的根据实施方式的扩束器的示意图。 图8示出了根据实施方式并且包括将适配器"折叠"为更紧凑形式的反 射镜的适配器的示意图。图9示出了使用TTL激光测距传感器和图8中的折叠适配器的计量系统 的示意图。图IO示出了根据实施方式的可调适配器的示意图。图11示出了根据实施方式的可适用于非准直辐射的可调适配器的示意图。图12示出了根据实施方式的使TTL激光测距传感器探头的输出适用于变 焦透镜系统的物镜的方法的示意图，其中没有针对变焦透镜系统对该探头进 行设计。具体实施例方式如在图2中示意性地示出的，计量系统200可以包括照射光源205，该照 射光源205的辐射被引导向照射分束器206等，照射分束器206等将辐射转 向光学系统220。计量系统200还可以包括TTL激光测距传感器探头210，该 TTL激光测距传感器探头210通过照射分束器206被引导到达光学系统220。 如图1中所示的典型系统一样，来自照射光源205和/或TTL探头210的辐射 经由光学系统220的主分束器221和物镜223被引导到待测表面224。从物体 或表面224反射和散射的照射光的部分穿过分束器221并且到达变焦透镜 222，该变焦透镜222将辐射通过传感器透镜225传送到诸如CCD摄像机240 的传感器的图像传感器230。反射和散射的照射光的另一部分返回到TTL探 头210。如参照图1中的典型设备所描述的，为了获得最优的测量分辨率和准确 度，物镜223具有必须用从TTL探头系统210中的激光所发出的辐射光束211来进行适当填充的入射光瞳直径D'。然而，当针对不同于安装在系统200 中的物镜来设计TTL激光探头210时，探头210发射和采集其尺寸不适于入 射光瞳直径D'的传感器辐射直径d'的辐射211。从TTL探头发出的光的入 射物镜光瞳变为从物体224反射和散射的辐射的返回光束的出射光瞳。返回 光束传播通过"对于它"来说是用于在激光测距传感器中进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学系统中的激光测距传感器适配器，所述光学系统包括通过镜头激光测距传感器和共享物镜的变焦光学装置，所述物镜要求在物镜入射光瞳处的ＴＴＬ激光测距传感器辐射，所述激光测距传感器具有出射光瞳，其中所述激光测距传感器从该出射光瞳发出辐射并且辐射通过该出射光瞳返回以用于检测，所述激光测距传感器适配器包括第一透镜和第二透镜，该第一透镜选择性地接收由所述通过镜头激光测距传感器以第一尺寸发出的辐射，该第二透镜从所述第一透镜接收所述辐射并且以第二尺寸来分辨光束，所述ＴＴＬ激光测距传感器的辐射以所述第二尺寸基本最优地填充所述物镜入射光瞳。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾力G积士拿，大卫B佳，麦迪N亚拉基，
申请(专利权)人：优质视觉技术国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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