一种双倍率的双远心镜头

文档序号:1845074 发布日期:2021-11-16 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种双倍率的双远心镜头 (Double-telecentric lens with double multiplying power ) 是由 刘凌鸿 冯云 于 2021-08-18 设计创作,主要内容包括:本发明涉及光学装置技术领域,具体公开了一种双倍率的双远心镜头,包括光学镜片从物方到像方依次由双凸结构的第一物镜和弯月结构的第二物镜组成物镜组;5:5分光的第三透镜;依次由弯月结构的第四透镜,双凹结构的第五透镜,双凸结构的第六透镜,双凸结构的第七透镜组成后透镜组一,后透镜组一具有第一像面;依次由双凸结构的第八透镜,双凹结构的第九透镜,双凸结构的第十透镜,弯月结构的第十一透镜组成后透镜组二,后透镜组二具有第二像面。通过上述结构设置,能够使得双倍率的双远心镜头的结构设计更加合理,使用效果更好。(The invention relates to the technical field of optical devices, and particularly discloses a double-magnification double telecentric lens, which comprises an optical lens, wherein an objective lens group is formed by a first objective lens with a double-convex structure and a second objective lens with a meniscus structure from an object space to an image space; 5: a third lens for splitting light; the first rear lens group is composed of a fourth lens with a meniscus structure, a fifth lens with a biconcave structure, a sixth lens with a biconvex structure and a seventh lens with a biconvex structure in sequence and is provided with a first image surface; and the rear lens group II is composed of an eighth lens with a biconvex structure, a ninth lens with a biconcave structure, a tenth lens with a biconvex structure and an eleventh lens with a meniscus structure in sequence, and is provided with a second image surface. Through the structure setting, the structural design of the double telecentric lens with double multiplying power is more reasonable, and the using effect is better.)

一种双倍率的双远心镜头

技术领域

本发明涉及光学装置技术领域,尤其涉及一种双倍率的双远心镜头。

背景技术

在机器视觉精密测量系统中,普通工业镜头存在物距变化造成放大倍率不同、像差、畸变大等问题,为满足高精度检测要求,远心镜头可以在一定的物距范围内,使得图像放大倍率基本保持不变。在对于检测领域目标的探测、捕获、跟踪和测量需要变焦光系统,既要满足目标大视野范围内的测试,又要满足对目标小视野细节分辨的能力,还需要同时拍摄不同视野,普通的变焦镜头和远心镜头难以同时满足检测要求,因此双倍率双远心镜头应运而生。

但是现有的双倍率双远心镜头结构设计不合理,使用效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双倍率的双远心镜头,旨在解决现有技术中的双倍率双远心镜头结构设计不合理,使用效果不佳的技术问题。

为实现上述目的,本发明采用的一种双倍率的双远心镜头,包括光学镜片从物方到像方依次由双凸结构的第一物镜和弯月结构的第二物镜组成物镜组;

5:5分光的第三透镜;

依次由弯月结构的第四透镜,双凹结构的第五透镜,双凸结构的第六透镜,双凸结构的第七透镜组成后透镜组一,所述后透镜组一具有第一像面;

依次由双凸结构的第八透镜,双凹结构的第九透镜,双凸结构的第十透镜,弯月结构的第十一透镜组成后透镜组二,所述后透镜组二具有第二像面。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括物镜筒一、物镜压圈一和物镜压圈二,所述物镜筒一,所述第一物镜通过所述物镜压圈一与所述物镜筒一固定连接,所述第二物镜通过所述物镜压圈二与所述物镜筒一固定连接。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括物镜筒二和分光镜座,所述物镜筒二的一端与所述物镜筒一固定连接,所述物镜筒二的另一端与所述分光镜座螺钉连接。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括后透镜筒一和后透镜筒二,所述分光镜座沿光轴的一端与所述后透镜筒一螺纹连接,所述分光镜座垂直光轴的一端螺纹连接所述后透镜筒二。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括半透半反座,所述半透半反座设置在所述分光镜座内,所述第三透镜安置在所述半透半反座上以与光轴45°角放置在所述分光镜座内。

其中,所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜依次安装在所述后透镜筒一内;

所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜依次安装在所述后透镜筒二内。

其中,所述第四透镜与所述第五透镜之间放置有隔圈一,所述第五透镜与所述第六透镜之间放置有隔圈二。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括压圈一、压圈二、透镜座一和透镜座二,所述透镜座一和所述透镜座二均设置在所述后透镜筒一内,所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜放置在所述透镜座一内并通过所述压圈一固定,所述第七透镜放置在所述透镜座二内并通过所述压圈二固定。

其中,所述第八透镜与所述第九透镜之间放置有隔圈三,所述第九透镜与所述第十透镜之间放置有所述隔圈四。

其中,所述双倍率的双远心镜头还包括压圈三、透镜座三和透镜座四,所述透镜座三和所述透镜座四均设置在所述后透镜筒二内,所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜放置在所述透镜座三内并通过所述压圈三固定,所述第十一透镜放置在所述透镜座四内并通过所述压圈三固定。

本发明的一种双倍率的双远心镜头的有益效果如下:结构精简,体积小,只使用两块物镜,减少光能的损耗,降低制造成本;并且使用第三透镜将光束平分为两个方向,两束光线分别经过两组后透镜组分别对应两个倍率,低倍率满足大视场检测需求,高倍率满足小视场高精度检测需求。另外镜头在100mm工作距离处,在0℃~100℃温度范围内,其在100lp/mm处时,2个倍率的MTF均大于0.5;整个视场范围内的倍率一的畸变小于0.05%,倍率二的畸变小于0.03%,在景深10mm范围内放大倍率保持不变,温差变化对成像影响小。所述双倍率的双远心镜头的结构设计更加合理,使用效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的双倍率的双远心镜头的装配图。

图2是本发明的各组镜片结构示意图。

图3是本发明的倍率一20℃时MTF曲线图。

图4是本发明的倍率一0℃时MTF曲线图。

图5是本发明的倍率一50℃时MTF曲线图。

图6是本发明的倍率一100℃时MTF曲线图。

图7是本发明的倍率一20℃时场曲与畸变曲线。

图8是本发明的倍率一0℃时场曲与畸变曲线。

图9是本发明的倍率一50℃时场曲与畸变曲线。

图10是本发明的倍率一100℃时场曲与畸变曲线。

图11本发明的倍率二20℃时MTF曲线图。

图12本发明的倍率二0℃时MTF曲线图。

图13本发明的倍率二50℃时MTF曲线图。

图14本发明的倍率二100℃时MTF曲线图。

图15是本发明的倍率二20℃时场曲与畸变曲线。

图16是本发明的倍率二0℃时场曲与畸变曲线。

图17是本发明的倍率二50℃时场曲与畸变曲线。

图18是本发明的倍率二100℃时场曲与畸变曲线。

1.物镜筒一、2.第二物镜、3.物镜压圈二、4.第一物镜、5.物镜压圈一、6.物镜筒二、7.半透半反座、8.第三透镜、9.分光镜座、10.后透镜筒一、11.透镜座一、12.第四透镜、13.隔圈一、14.第五透镜、15.隔圈二、16.第六透镜、17.压圈一、18.透镜座二、19.第七透镜、20.压圈二、21.调焦环、22.标准C接头、23.后透镜筒二、24.透镜座三、25.第八透镜、26.隔圈三、27.第九透镜、28.隔圈四、29.第十透镜、30.压圈三、31.透镜座四、32.第十一透镜。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图18,本发明提供了一种双倍率的双远心镜头,包括光学镜片从物方到像方依次由双凸结构的第一物镜4和弯月结构的第二物镜2组成物镜组;

5:5分光的第三透镜8;

依次由弯月结构的第四透镜12,双凹结构的第五透镜14,双凸结构的第六透镜16,双凸结构的第七透镜19组成后透镜组一,所述后透镜组一具有第一像面;

依次由双凸结构的第八透镜25,双凹结构的第九透镜27,双凸结构的第十透镜29,弯月结构的第十一透镜32组成后透镜组二,所述后透镜组二具有第二像面。

所述双倍率的双远心镜头还包括物镜筒一1、物镜压圈一5和物镜压圈二3,所述物镜筒一1,所述第一物镜4通过所述物镜压圈一5与所述物镜筒一1固定连接,所述第二物镜2通过所述物镜压圈二3与所述物镜筒一1固定连接。

所述双倍率的双远心镜头还包括物镜筒二6和分光镜座9,所述物镜筒二6的一端与所述物镜筒一1固定连接,所述物镜筒二6的另一端与所述分光镜座9螺钉连接。

所述双倍率的双远心镜头还包括后透镜筒一10和后透镜筒二23,所述分光镜座9沿光轴的一端与所述后透镜筒一10螺纹连接,所述分光镜座9垂直光轴的一端螺纹连接所述后透镜筒二23。

所述双倍率的双远心镜头还包括半透半反座7,所述半透半反座7设置在所述分光镜座9内,所述第三透镜8安置在所述半透半反座7上以与光轴45°角放置在所述分光镜座9内。

所述第四透镜12、所述第五透镜14、所述第六透镜16、所述第七透镜19依次安装在所述后透镜筒一10内;

所述第八透镜25、所述第九透镜27、所述第十透镜29、所述第十一透镜32依次安装在所述后透镜筒二23内。

所述第四透镜12与所述第五透镜14之间放置有隔圈一13,所述第五透镜14与所述第六透镜16之间放置有隔圈二15。

所述双倍率的双远心镜头还包括压圈一17、压圈二20、透镜座一11和透镜座二18,所述透镜座一11和所述透镜座二18均设置在所述后透镜筒一10内,所述第四透镜12、所述第五透镜14和所述第六透镜16放置在所述透镜座一11内并通过所述压圈一17固定,所述第七透镜19放置在所述透镜座二18内并通过所述压圈二20固定。

所述第八透镜25与所述第九透镜27之间放置有隔圈三26,所述第九透镜27与所述第十透镜29之间放置有所述隔圈四28。

所述双倍率的双远心镜头还包括压圈三30、透镜座三24和透镜座四31,所述透镜座三24和所述透镜座四31均设置在所述后透镜筒二23内,所述第八透镜25、所述第九透镜27和所述第十透镜29放置在所述透镜座三24内并通过所述压圈三30固定,所述第十一透镜32放置在所述透镜座四31内并通过所述压圈三30固定。

所述第一物镜4到物面的距离为100mm,所述第二物镜2到所述第一物镜4的空气间隔为43mm,所述第三透镜8与光轴成45°放置,所述第三透镜8的中心离所述第二物镜2的空气间隔为105mm,光线透射方向的所述第四透镜12与所述第三透镜8的空气间隔为15mm,所述第五透镜14与所述第四透镜12的空气间隔为6mm,所述第六透镜16与所述第五透镜14的空气间隔为1.4mm,所述第七透镜19与所述第六透镜16的空气间隔为17mm,所述第一像面与所述第七透镜19的空气间隔为20mm;

在光线的反射方向,所述后透镜组二与所述物镜组的光轴成90°,所述第八透镜25与所述第三透镜8的空气间隔为15mm,所述第九透镜27与所述第八透镜25的空气间隔为9.5mm,所述第十透镜29与所述第九透镜27的空气间隔为5mm,所述第十一透镜32与所述第十透镜29的空气间隔为22mm,所述第二像面与所述第十一透镜32的空气间隔为20mm,所述第四透镜12和所述第八透镜25上均设置有光阑。

所述物镜筒一1与所述物镜筒二6内部设置有消光螺纹。

所述后透镜筒二23尾部设置有调焦环21和标准C接头22。

在本实施方式中,一种双倍率远心镜头包括光学镜片从物方到像方,依次为双凸结构的第一物镜4,弯月结构的第二物镜2,第一物镜4与第二物镜2组成物镜组;5:5分光的第三透镜8,光线沿光轴方向为大视场、低倍率的镜头,依次为弯月结构的第四透镜12,双凹结构的第五透镜14,双凸结构的第六透镜16,双凸结构的第七透镜19,组成后透镜组一,所述第一像面为I1;光线与光轴成90°方向为小视场、高倍率的镜头,依次为双凸结构的第八透镜25,双凹结构的第九透镜27,双凸结构的第十透镜29,弯月结构的第十一透镜32,组成后透镜组二,所述第二像面为I2。

第一物镜4到物面的距离为100mm,第二物镜2到第一物镜4的空气间隔为43mm,第三透镜8与光轴成45°放置,所述第三透镜8的中心离第二物镜2的空气间隔为105mm,光线透射方向的第四透镜12与第三透镜8的空气间隔为15mm,第五透镜14与第四透镜12的空气间隔为6mm,第六透镜16与第五透镜14的空气间隔为1.4mm,第七透镜19与第六透镜16的空气间隔为17mm,第一像面与第七透镜19的空气间隔为20mm;在光线的反射方向,后透镜组二与物镜组的光轴成90°设置,第八透镜25与第三透镜8的空气间隔为15mm,第九透镜27与第八透镜25的空气间隔为9.5mm,第十透镜29与第九透镜27的空气间隔为5mm,第十一透镜32与第十透镜29的空气间隔为22mm,第二像面与第十一透镜32的空气间隔为20mm。两个光阑分别设置在第四透镜12与第八透镜25上,即为物镜组的物方焦平面与后透镜组一、后透镜组二的像方焦平面。

第一物镜4与第二物镜2安装在物镜筒一1上,分别用物镜压圈一5和物镜压圈二3固定;物镜筒二6为连接装置,一端用螺纹与物镜筒一1连接,另一端使用四颗螺钉与分光镜座9固定;物镜筒一1与物镜筒二6内部设置有消光螺纹;第三透镜8放置在半透半反座7上以与光轴45°角放置在分光镜座9内,分光镜座9沿光轴的一端用螺纹连接后透镜筒一10,垂直光轴的一端用螺纹连接后透镜筒二23,第四透镜12、第五透镜14、第六透镜16、第七透镜19依次安装在后透镜筒一10内;第八透镜25、第九透镜27、第十透镜29、第十一透镜32依次安装在后透镜筒二23内。

第四透镜12与第五透镜14之间放置有隔圈一13,第五透镜14与第六透镜16之间放置有隔圈二15,第四透镜12、第五透镜14、第六透镜16放置在透镜座一11内,用压圈一17固定;第七透镜19放置在透镜座二18内,用压圈二20固定,透镜座一11与透镜座二18由螺纹安装在后透镜筒一10内,后透镜筒一10尾部与调焦环21、标准C接头22连接。

第八透镜25与第九透镜27之间放置有隔圈三26,第九透镜27与第十透镜29之间放置有隔圈四28,第八透镜25、第九透镜27、第十透镜29放置在透镜座三24内,用压圈三30固定;第十一透镜32放置在透镜座四31内,用压圈三30固定,透镜座三24与透镜座四31由螺纹安装在后透镜筒二23内,后透镜筒尾部与调焦环21、标准C接头22连接。

上述各镜片参数如下表所示:

镜片编号 左半径/右半径(mm) 厚度(mm) Nd Vd
第一物镜/双凸型 233/-1500 18 1.62032 60.34
第二物镜/弯月型 91/141 19 1.62032 60.34
第三透镜/半透半反 infinity 1 1.51680 64.2
第四透镜/弯月型 7.1/4.2 3 1.80491 25.46
第五透镜/双凹型 -39/22.5 1.5 1.76158 26.61
第六透镜/双凸型 54.2/-9 3.5 1.62032 60.34
第七透镜/双凸型 30.5/-80.5 2.5 1.61300 60.58
第八透镜/双凸型 18/-255 4 1.62032 60.34
第九透镜/双凹型 -12.5/12.5 1.5 1.75496 27.53
第十透镜/双凸型 113/-11.5 5 1.58904 61.25
第十一透镜/弯月型 25/63 5 1.72803 28.32

该镜头可以实现的技术指标如下:

倍率一

1.物距:100mm

2.像距:20mm

3.物方视场:Φ100mm

4.放大倍率:0.11X

5.像面尺寸:2/3”

6.有效孔径:F6

7.光学畸变:<0.05%

8. 100lp/mm:>0.5

9.工作温度:0℃~80℃

10.景深:10mm

倍率二

1.物距:100mm

2.像距:20mm

3.物方视场:Φ25mm

4.放大倍率:0.24X

5.像面尺寸:1/3”

6.有效孔径:F6

7.光学畸变:<0.03%

8. 100lp/mm:>0.5

7.工作温度:0℃~80℃

8.景深:6mm。

由于目前市面上的双倍率远心镜头一般是共用一个物镜组,经过分光镜后将光路分成2部分,分别经过2个后透镜组后达到双倍率的目的,其倍率一般在0.5倍以下,通常为一个低倍率大视场的镜头与一个高倍率小视场的镜头组合。为了同时满足2组镜头的分辨率,公用的物镜组所用镜片数量一般较多,在3~5片之间;物镜镜片数量的增加,不仅会减小光线的透过率,增加设计难度,公差敏感度也会提高,镜头的体积相应较大,也会提高镜头的成本,增加装配难度;镜头通常在一个相对稳定的温度下工作,温差变化对成像的结果有较大影响。

而本发明的一种双倍率的双远心镜头,能够有效解决使用的物镜数量较多,公差灵敏度高,装配难度大,制造成本高,镜头体积过大的问题,同时只用一个镜头同时观测两个视野,解决传统镜头不能灵活切换不同视场问题;另外保证在一定工作范围内放大倍率不变,畸变小,控制在0.05%内,测量精度高,100lp/mm大于0.5。同时解决了远心镜头容易受温度变化的影响,在0℃~100℃温度内都能保持高的成像精度和低畸变率。所述双倍率的双远心镜头的结构设计更加合理,使用效果更好。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

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