一种双倍率大视野远心镜头的制作方法

本发明涉及远心光学系统领域，尤其是涉及一种双倍率大视野远心镜头。

背景技术：

在机器视觉精密测量系统中，使用普通工业镜头会存在一些问题，如物距变化会造成放大倍率的不同、有视差、畸变大等，难以满足高检测要求，而远心镜头可以降低甚至消除上述问题，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，其原理优势使它很适合机器视觉测量检测领域。

然而实际工业测量中使用的远心镜头具有固定的放大倍率，在工业现场生产的产品大小尺寸都不同，待检测的项目也五花八门，每次更换镜头检测极其麻烦，因此急需要设计出一款可转换多放大倍率的镜头，测量同一个部件的时候即可以转换小放大倍率，又可以切换大的放大倍率，避免测同一工件频繁更换镜头的困扰。

技术实现要素：

为了实现上述远心镜头，本发明的目的是提供一种双倍率大视野远心镜头，这种远心镜头拥有两种不同大小的放大倍率，可连接两台相机同时进行检测，大大提高了产品检测的效率，不同放大倍率的选择性使用增强了该远心镜头的使用灵活性，适应于不同检测场合的需要。

本发明采用的技术方案是：包含：第一透镜组、棱镜组件、第二透镜组、第三透镜组；

所述的第一透镜组包含具有正光焦度和平凸结构的第一透镜、具有正光焦度和平凸结构的第二透镜；

所述的棱镜组件为半透半反棱镜；

所述的第二透镜组包含具有负光焦度和凸凹结构的第三透镜、第一光阑、具有负光焦度的第一胶合透镜、具有正光焦度和双凸结构的第四透镜；

所述的第三透镜组包含具有正光焦度和凸凹结构的第五透镜、具有负光焦度的第二胶合透镜、第二光阑、具有正光焦度的第三胶合透镜、具有正光焦度和双凸结构的第六透镜；

所述的第一透镜组位于棱镜组件入射光方位，第二透镜组位于棱镜组件透射光方位，第三透镜组位于棱镜组件反射光方位，第一透镜组、棱镜组件、第二透镜组位于一条直线上，第一透镜组和第三透镜组在棱镜组件处相互垂直。

进一步地，所述的第一胶合透镜由具有负光焦度和双凹结构的第七透镜、具有正光焦度和双凸结构的第八透镜使用光学胶胶合组成。

进一步地，所述的第二胶合透镜由具有正光焦度和平凸结构的第九透镜、具有负光焦度和凹凸结构的第十透镜使用光学胶胶合组成。

进一步地，所述的第三胶合透镜由具有负光焦度和双凹结构的第十一透镜、具有正光焦度和双凸结构的第十二透镜使用光学胶胶合组成。

进一步地，所述的第一透镜材料为h-k9l玻璃，所述的第二透镜材料为h-zf52玻璃，所述的第三透镜材料为h-zk2玻璃，所述的第一胶合透镜的第七透镜材料为h-zlaf75a玻璃，所述的第一胶合透镜的第八透镜材料为h-zk3玻璃，所述的第四透镜材料为h-zk11玻璃，所述的第五透镜材料为h-zf3玻璃，所述的第二胶合透镜的第九透镜材料为h-zk9b玻璃，所述的第二胶合透镜的第十透镜材料为h-zf50玻璃，所述的第三胶合透镜的第十一透镜材料为h-zk2玻璃，所述的第三胶合透镜的第十二透镜材料为h-k50玻璃，所述的第六透镜材料为h-laf54玻璃。

进一步地，所述的第一透镜的通光孔径为φ161(-0.14，-0.04)mm，中心厚度为18±0.05mm，所述的第二透镜的通光孔径为φ150(-0.14，-0.04)mm，中心厚度为13±0.05mm，所述的第三透镜的通光孔径为φ15(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.81±0.02mm，所述的第一胶合透镜的第七透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为2.91±0.02mm，所述的第一胶合透镜的第八透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.46±0.02mm，所述的第四透镜的通光孔径为φ15(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为3.73±0.02mm，所述的第五透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为7.45±0.02mm，所述的第二胶合透镜的第九透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为6.9±0.02mm，所述的第二胶合透镜的第十透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为3.04±0.02mm，所述的第三胶合透镜的第十一透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为2.14±0.02mm，所述的第三胶合透镜的第十二透镜的通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.72±0.02mm，所述的第六透镜的通光孔径为φ17(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为4.03±0.02mm。

进一步地，所述的棱镜组件是h-k9l玻璃镀有半透半反材料的的正方体结构，反射率为50％，透射率为50％，通光孔径为50*50(-0.2，-0.1)mm。

本发明的有益效果：

本发明一种双倍率大视野远心镜头，包含第一透镜组、棱镜组件、第二透镜组、第三透镜组，所述的第一透镜组位于棱镜组件入射光方位，第二透镜组位于棱镜组件透射光方位，第三透镜组位于棱镜组件反射光方位，第一透镜组、棱镜组件、第二透镜组位于一条直线上，第一透镜组和第三透镜组在棱镜组件处相互垂直，本发明在远心光学系统中加入了棱镜组件，棱镜组件为半透半反棱镜，使得入射光50％发生反射，50％发生透射，对应于两种不同的光路，能够连接两台相机同时进行检测，大大提高了检测效率，该远心镜头拥有两种放大倍率，分别对应大视场范围和小视场范围，能够进行不同视场范围内的产品信息特征准确采集，提高了远心镜头的使用灵活性，适用于不同检测场合的需要。

附图说明

图1为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头光学系统示意图；

图2为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头光学结构示意图；

图3为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头小倍率常温下光学系统光学调制传递函数图；

图4为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头大倍率常温下光学系统光学调制传递函数图；

图5为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头小倍率光学系统畸变曲线示意图；

图6为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头大倍率光学系统畸变曲线示意图。

附图标记说明

100-第一透镜组，110-第一透镜，120-第二透镜，200-棱镜组件，300-第二透镜组，310-第三透镜，320-第一光阑，330-第一胶合透镜，331-第七透镜，332-第八透镜，340-第四透镜，400-第三透镜组，410-第五透镜，420-第二胶合透镜，421-第九透镜，422-第十透镜，430-第二光阑，440-第三胶合透镜，441-第十一透镜，442-第十二透镜，450-第六透镜。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构，比例，大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰，比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”，“下”，“左”，“右”，“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2所示，其示出了本发明的具体实施方式；本发明公开的一种双倍率大视野远心镜头，包含：第一透镜组100、棱镜组件200、第二透镜组300、第三透镜组400；

所述的第一透镜组100包含具有正光焦度和平凸结构的第一透镜110、具有正光焦度和平凸结构的第二透镜120；

所述的棱镜组件200为半透半反棱镜；

所述的第二透镜组300包含具有负光焦度和凸凹结构的第三透镜310、第一光阑320、具有负光焦度的第一胶合透镜330、具有正光焦度和双凸结构的第四透镜340；

所述的第三透镜组400包含具有正光焦度和凸凹结构的第五透镜410、具有负光焦度的第二胶合透镜420、第二光阑430、具有正光焦度的第三胶合透镜440、具有正光焦度和双凸结构的第六透镜450；

所述的第一透镜组100位于棱镜组件200入射光方位，第二透镜组300位于棱镜组件200透射光方位，第三透镜组400位于棱镜组件200反射光方位，第一透镜组100、棱镜组件200、第二透镜组300位于一条直线上，第一透镜组100和第三透镜组400在棱镜组件200处相互垂直。

优选的，所述的第一胶合透镜330由具有负光焦度和双凹结构的第七透镜331、具有正光焦度和双凸结构的第八透镜332使用光学胶胶合组成。

优选的，所述的第二胶合透镜420由具有正光焦度和平凸结构的第九透镜421、具有负光焦度和凹凸结构的第十透镜422使用光学胶胶合组成。

优选的，所述的第三胶合透镜440由具有负光焦度和双凹结构的第十一透镜441、具有正光焦度和双凸结构的第十二透镜442使用光学胶胶合组成。

在本发明当中，如图1、图2所示，在该远心镜头中共有十二片透镜和一片半透半反镜，其中十二片透镜均采用便于加工的球面结构，半透半反镜为平面镜。

优选的，如图1、图2所示，所述的第一透镜110是由h-k9l玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ161(-0.14，-0.04)mm，中心厚度为18±0.05mm，

括号中的参数为公差范围，该描述为标准且本领域常用的光学系统中的公差范围描述，本实施例为负公差，目的是为了取得理想的光学系统成像参数。

以下关于公差表述也是如此。

优选的，如图1、图2所示，所述的第二透镜120是由h-zf52玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ150(-0.14，-0.04)mm，中心厚度为13±0.05mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第三透镜310是由h-zk2玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ15(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.81±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第一胶合透镜330的第七透镜331是由h-zlaf75a玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为2.91±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第一胶合透镜330的第八透镜332是由h-zk3玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.46±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第四透镜340是由h-zk11玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ15(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为3.73±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第五透镜410是由h-zf3玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为7.45±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第二胶合透镜420的第九透镜421是由h-zk9b玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为6.9±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第二胶合透镜420的第十透镜422是由h-zf50玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为3.04±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第三胶合透镜440的第十一透镜441是由h-zk2玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为2.14±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第三胶合透镜440的第十二透镜442是由h-k50玻璃制成的球面透镜，通光孔径为φ13(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为5.72±0.02mm，

优选的，如图1、图2所示，所述的第六透镜450是由h-laf54玻璃制成的球面透镜通光孔径为φ17(-0.04，-0.02)mm，中心厚度为4.03±0.02mm。

优选的，所述的棱镜组件200是h-k9l玻璃镀有半透半反材料的的正方体结构，反射率为50％，透射率为50％，通光孔径50*50(-0.2，-0.1)mm。

如图3所示为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头小倍率常温下光学系统光学调制传递函数图，其中横坐标为空间调制频率，纵坐标为光学调制函数，可以看出本发明镜头在常温常压下具有较好高品质成像质量。

如图4所示为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头小倍率光学系统畸变曲线示意图，其中横坐标为光学畸变百分比，纵坐标为光学系统视场角，可以看出本发明光学镜头畸变小于0.1％，具有较小畸变量。

如图5所示为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头大倍率常温下光学系统光学调制传递函数图，其中横坐标为空间调制频率，纵坐标为光学调制函数，可以看出本发明镜头在常温常压下具有较好高品质成像质量。

如图6所示为本发明提出的一种双倍率大视野远心镜头大倍率光学系统畸变曲线示意图，其中横坐标为光学畸变百分比，纵坐标为光学系统视场角，可以看出本发明光学镜头畸变小于0.1％，具有较小畸变量。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。