一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡制造技術

本發明專利技術公開了一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡，包括前置物鏡組和后置物鏡組，將孔徑光闌放置于前組透鏡的像方焦平面和后組透鏡的物方焦平面而形成的雙遠心成像光路，與現有技術不同的是，采用對稱式結構形式，由１０片鏡片構成，１０個鏡片在光闌上從物面到鏡面，的布置依次為：１凹透鏡，２凸透鏡，３，凸透鏡４，凹透鏡，５凹透鏡，６凹透鏡，７凹透鏡，８凸透鏡，９凹透鏡，１０凸透鏡，其物方工作距為215mm，物方視場為80mm；后截距為34.217mm，像方視場為8mm，放大倍率為-0.1倍，全視場像方成像分辨率達到2001p/mm，畸變小于0.015%，具有畸變小，遠心度低，具有大景深，高分辨率，結構簡單，易于裝調。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利涉及光學成像技術，特別適合大景深、長工作距、高分辨率、低畸變的機器視覺檢測設備，具體是一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡。
技術介紹
近十多年來，機器視覺的的快速發展和不斷完善，使其成為工業在線檢測領域不可或缺的組成部分，而成像鏡頭作為機器視覺的眼睛顯得尤為重要。采用傳統的定焦或變焦鏡頭成本低，但是有以下缺陷：圖像畸變較大，尤其對于大視場成像時大的畸變會嚴重影響測量精度；景深小，對有一定深度的物體成像會把物體的側面投影成像，容易與需要檢測面的圖像混淆，降低測量精度；離焦大，普通定焦或變焦鏡頭離焦成像會引起較大測量誤差。遠心光路分為物方遠心光路和像方遠心光路，其原理就是將孔徑光闌分別放置于像方焦平面和物方焦平面，使得物方和像方的主光線都平行于光軸。將這兩種遠心光路結合起來就構成了雙遠心成像光路，即中間的孔徑光闌位置既是前物鏡組的像方焦平面，也是后物鏡組的物方焦平面。這樣物像方的主光線都平行于光軸，將物方遠心和像方遠心光路的優點相結合，物方畸變和像方畸變都消除，使得檢測精度進一步提高。中國專利201420137000.1中提出了一種對稱式結構的雙遠心鏡頭，該鏡頭的優點在于放大倍率為-1×時鏡頭的畸變控制在0.005％以內。缺點在于對物體的放大倍率為-1×倍，需要采用大靶面的CCD，而且使用了4片鑭系玻璃，價格昂貴。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服普通鏡頭已有技術的缺陷，提供一種結構簡單，具有低畸變、低倍率、高分辨率、大景深的機器視覺檢測的一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡。實現本專利技術目的的技術方案一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡，包括將孔徑光闌放置于前組透鏡的像方焦平面，和后組透鏡的物方焦平面而形成的雙遠心成像光路，與現有技術不同的是，采用對稱式結構形式，由10片鏡片構成，10個鏡片在光闌上從物面到鏡面的布置依次為：凹透鏡，凸透鏡，凸透鏡凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凸透鏡，凹透鏡，凸透鏡。10個鏡片分為，前置物鏡組和后置物鏡組，前置物鏡組含第一透鏡單元，和第二透鏡單元，后置透鏡組喊第三透鏡單元和第四透鏡單元。所述的第一透鏡單元為一個凸透鏡和一個凹透鏡組成的具有正折射能力的雙膠合透鏡，所述的第二透鏡單元由具有正折射能力的雙膠合透鏡和一個凹透鏡構成，所述的第三透鏡單元由具有正折射能力的雙膠合透鏡和一個凹透鏡組成所述的第四透鏡單元由一個凸透鏡和一個凹透鏡構成的具有正折射能力的雙膠合透鏡構成。所述的第一透鏡單元和第二透鏡單元軸向距離較遠，所述的第二透鏡單元的雙膠合透鏡與凹透鏡距離較近，所述的后置物鏡組中，第三透鏡單元和第四透鏡單元距離較遠，所述的第三透鏡單元中，凹透鏡與雙膠合透鏡距離較近，所述的第二透鏡單元的凹透鏡和第三透鏡單元的凹透鏡均彎向光闌，本物鏡的性能，其物方工作距為215mm，物方視場為80mm；后截距為34.217mm，像方視場為8mm，放大倍率為-0.1倍，全視場像方成像分辨率達到2001p/mm，畸變小于0.015％。本專利技術的有益效果雙遠心光學系統的特點主要在于，物體的視場大、畸變小、，遠心度低；景深大，高分辨率，結構簡單，易于裝調，故其在機器視覺實時在線檢測領域得到了廣泛的應用。附圖說明圖1本專利技術雙遠心物鏡的光路圖；圖2本專利技術雙遠心物鏡的MTF圖；圖3本專利技術雙遠心物鏡的點列圖；圖4本專利技術雙遠心物鏡場曲畸變圖；圖5本專利技術雙遠心物鏡衍射環繞的能量分布圖；圖6本專利技術雙遠心物鏡的點擴散函數圖；圖7本專利技術雙遠心物鏡的RanFan圖；圖8本專利技術雙遠心物鏡的RMSvsfield圖。圖中：L1、凹透鏡L2、凸透鏡L3、凸透鏡L4、凹透鏡L5、凹透鏡L6、凹透鏡L7、凹透鏡L8、凸透鏡L9、凹透鏡L10、凸透鏡具體實施方式如下：下面結合附圖對本專利技術進行進一步說明，但不是對本專利技術的限定參照圖1，本專利技術一種雙遠心物鏡，雙遠心物鏡的前組透鏡GF和后組透鏡GR均具有正折射率能力，前組包括第一單元U1和第二單元U2，所述第一單元是一個由凸透鏡和凹透鏡構成的膠合透鏡，所述第二單元包括一個由凸透鏡和凹透鏡構成的雙膠合透鏡和一個凹透鏡構成的，后組包括第三單元U3和第四單元U4，所述第三單元包括一個凹透鏡和一個由凸透鏡和凹透鏡構成的膠合透鏡。所述第四單元的是由一個凸透鏡和凹面構成的雙膠合透鏡組成。本專利技術專利所述從物面到像面布置依次為：前組透鏡組的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5；光闌置于焦面上；后組透鏡依次包括第六透鏡L6、第七透鏡L7、第八透鏡L8、第九透鏡L9及第十透鏡L10。他們之間的軸向距離見表1—物鏡的結構數據表。根據放大倍率要求，β＝-0.1，分辨率要求為0.05mm，根據物方視場全視場為80mm，可確定像面接收器件使用1/2\的CCD工業相機，像面視場為8mm，像元尺寸5.4μm×5.4μm。由于像面上接的是CCD相機，需要留有一定的后截距，所以在對后組光焦度分配上，需考慮到后截距的大小。一般C接口的CCD相機的安裝距離不小于17mm，為了便于裝調，又不至于使前組承擔太大的光焦度，因此在本實例中取后組焦距f'R＝30.056mm，根據放大率要求β＝-0.1，可得前組焦距f'F＝300mm。在本專利技術雙遠心物鏡的結構設計中，采用近對稱式結構，能夠很好地校正垂軸色差，畸變和彗差等橫向像差，為了構成雙遠心光路，將孔徑光闌放置在前組物鏡的像方焦面上，同時光闌所在位置也是后組物鏡的物方焦面，使得主光線平行入射，并且主光線平行出射。在所述前組透鏡的第一單元采用雙膠合，能夠較好的校正球差，利用膠合面及膠合透鏡間的折射率差和阿貝數差可以較好地較正色差。所述第二單元能夠較好的抵銷第一單元產生的像差。在對稱式結構中，靠近光闌的鏡片彎向光闌，使得主光線偏角盡量小，能夠利于軸外像差的校正。同理的后組的設計參照前組，前后近似對稱的兩組透鏡使得產生的橫向像差能相互抵銷，在對透鏡進行優化，可以將像差校正在要求的范圍里。像差曲線圖見附圖2～附圖8。由附圖2可見最大視場處的RMS斑點半徑為2.532μm，小于CCD像元尺寸5.4μm；附圖3全視場MTF值達到200lp/mm，像質優良；附圖4可見本專利技術雙遠心物鏡的畸變＜-0.015％。根據附圖5～附圖7可知，本實施例的綜合像差、像質及照度均達到要求。采用上述結構的實施例的具體結構數據如表1所示，本專利技術專利不同視場的遠心度數據見表2。表1SurfTypeRadiusThicknessGlassDiameterOBJSTANDARDInfinity215801STANDARD190.52566.000051.806100,33.386.634492STANDARD103.000924.00021.620410,60.886.634493STANDARD-1680.014240.00283.003844STANDARD175.971512.00011.743300,49.230.218955STANDARD-69.800584.0000331.595510,39.230.218956STANDARD-274.002310.0000827.085077STANDARD-104.96696.000051.607380,56.822.69928STA本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種?0.1×雙遠心機器視覺物鏡，包括將孔徑光闌放置于前組透鏡的像方焦平面，和后組透鏡的物方焦平面，而形成的雙遠心成像光路，其特征在于，采取對稱式結構形式，由１０片鏡片構成，１０個鏡片在光闌上從物面到鏡面的布置依次為：凹透鏡，凸透鏡，凸透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凸透鏡，凹透鏡，凸透鏡。

【技術特征摘要】
1.一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡，包括將孔徑光闌放置于前組透鏡的像方焦平面，和后組透鏡的物方焦平面，而形成的雙遠心成像光路，其特征在于，采取對稱式結構形式，由１０片鏡片構成，１０個鏡片在光闌上從物面到鏡面的布置依次為：凹透鏡，凸透鏡，凸透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凹透鏡，凸透鏡，凹透鏡，凸透鏡。2.根據權利要求1所述的一種-0.1×雙遠心機器視覺物鏡，其特征是：所述10個鏡片分為，前置物鏡組和后置物鏡組，前置物鏡組含第一透鏡單元，和第二透鏡單元，后置透鏡組喊第三透鏡單元和第四透鏡單元，其中：第一透鏡單元為一個凸透鏡和一個凹透鏡組成的具有正折射能力的雙膠合透鏡，第二透鏡...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高興宇，李明東，葉鵬，陳朋波，張萬勝，
申請(專利權)人：桂林電子科技大學，
類型：發明
國別省市：廣西;45