一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种既可以实现光阑位置的精确可控，又能减小渐晕的一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头，测量用远心镜头由镜片组a、镜片组b和薄光阑组件组成；镜片组a和镜片组b分别位于薄光阑组件两边且采用机械装置组装固定。优点：一是实现了光阑位置精确可控和光阑足够薄；二是使用在远心镜头里让镜头实现了非常高的远心度。
【专利说明】
一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种既可以实现光阑位置的精确可控，又能减小渐晕的一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头，属镜头制造领域。
【背景技术】
[0002]CN202256851U、名称“一种LED焊线设备用远心测量镜头”，其包括同轴光照明部分、侧光照明部分、镜头安装部分，所述同轴光照明部分包括同轴蓝光、同轴红光、滤光片、分光镜、第一凸透镜，所述同轴蓝光和所述同轴红光通过所述滤光片将光线投射到所述第一凸透镜上，所述侧光照明部分包括红光LED和蓝光LED，所述红光LED和蓝光LED设置在第一凸透镜的一侧，所述红光LED和蓝光LED发射的光线照射到物体上后，反射光射到所述第一凸透镜上，所述镜头安装部分包括镜头外壳，依次设置在镜头外壳内部的第二凸透镜、孔径光阑、微调焦镜片、电荷耦合器件感光面，所述分光镜的光线投射到所述第二凸透镜上。其不足之处:由于没有考虑到实际制造中的尺寸误差，还有无法制造理想薄的孔径光阑等因素，会致使理论实现高远心度的光阑位置产生了不可控的偏离，厚光阑不仅造成渐晕，而且无法精确定位和定义其光阑实际位置导致了镜头远心度的大幅降低，难以在高精度测量中发挥远心镜头的优势。
【实用新型内容】
[0003]设计目的:避免【背景技术】中的不足之处，设计一种既可以实现光阑位置通过后期调节精确可控，又能使渐晕减到非常小实现很高远心度的一种使用薄光阑组件的测量用远;L.、镜头。
[0004]设计方案:测量行业使用远心镜头是为了在离焦的情况下容易准确测量物体或投射出即使离焦也能不变尺寸的图案，左共轭面上有视场中心点A和非视场中心点B，A点发出的可以穿过镜头的有效光束中心线为0，B点发出的可以穿过镜头的有效光束中心线为O’，远心镜头在左共轭面离焦为离焦面C后，A点移动到A’ 3点移动到B’，A’B’形成的离焦面位于左共轭面和镜头之间，或者相对于左共轭面更加远离镜头，对于远心镜头A点和B点光锥中心线0，0’在靠镜头左边时候是平行的，所以A如果沿着自己位置的光锥中心线O离焦，B也会离焦并且平行移动后的B’和B处于同一光锥中心线O’上，由于定义2个面共轭关系时，左共轭面上任意点对应在右共轭面上的共轭点的位置，是由左共轭面上的点在哪条光锥中心线上决定的，所以A，B虽然都离焦成A’，B’了，但他们分别对应在右共轭面上的点A’’和B’’的位置还是不会变的。这样的话如果左共轭面为物，右共轭面为像，就可以在物体离焦时候准确测量物体尺寸，而左共轭面为像，右共轭面为物时，又可以通过投影的方式投射即使离焦也不会变化尺寸的图案。
[0005]这里所有对平行的定义，都不是理想化的绝对平行，而将夹角〈0.1度的近似平行都叫做平行，保证镜头有很高的远心度，即O与O’平行，或他们的夹角γ足够小，光束锥角的中心线实际难以精确定位，可主光线由于是定义为视场上某点发出或接收到的穿过光阑孔中心的光线所以可以通过后期精确调节光阑位置对其精确定位，这样看来实现镜头的高远心度有2个条件:一是B点主光线Ol ’与O互相近似平行，这里的光线夹角α〈0.1度就算做近似平行;二是B点主光线01，和光束锥角中心光线O ’夹角β越小越好，这样主光线近似成为光束锥角中心光线，最终远心度为γ =α+β。
[0006]当把光阑右面作为孔径光阑参考面时，B或B’光线的上边缘光线被遮蔽，此时U2>Ul，β=(υ?+υ2)/2-υ?，当把光阑左面作为孔径光阑参考面时，B或B’光线的下边缘光线被遮蔽，此时 Ul >U2，β=( U1+U2)/2-U2，
[0007]无论哪种情况β=| (U2_Ul)/2 I，可见Ul与U2越接近，β就越小。
[0008]这里的图1为整个光路示意，如果以薄光阑片右方为孔径光阑参考位置，那么光阑通光孔的上边界遮光，图2为通光孔上边界附近放大的图。
[0009]上边缘光线在光阑上的入射角为q，光阑厚度为H，由于光阑厚度造成的上边缘光线遮蔽，上边缘光线从原本应该穿过S点的理想上边缘光线变成了虚线这条遮蔽后的上边缘光线，他们在光阑上的差异位置为dH，如果是下边缘光线由于被遮蔽造成理想下边缘光线和实际下边缘光线在光阑上的位置差异则为dH’，Ul由实际遮蔽后的虚线定义，在低渐晕远心镜头内，理想和实际上边缘光线在光阑入射角q是非常接近的，所以遮蔽后的上边缘光线在光阑上的入射角仍由q表示。
[0010]在镜头组I的焦距固定，光阑孔大小D，光阑和镜头组I相对位置固定且B点位置确定的情况下，q就固定了，Ul由上边缘光线在光阑上的位置和光阑中心距离为D/2-dH这个距离决定，U2由下边缘光线在光阑上的位置和光阑中心距离为D/2-dH’决定，可见Ul，U2越接近，dH和dH’就越接近，而上图的情况把光阑右面视作孔径光阑参考面时，dH’=0，所以dH越小，β就越小，可见在镜头组I确定，镜头组I和光阑组件位置固定，光阑通光孔D确定的情况下，dH就最终成为决定β的唯一因素。H为光阑厚度，dH= (tan q)，所以光阑越薄，dH越小，β就越小。
[0011]主光线是由光阑位置决定的，光阑通过后期调节精确定位，控制α为最小值。理想光阑应该是没有厚度的，可实际制造的光阑却不可能做到，如果将光阑右面定义为孔径光阑参考位置，dH’=0，厚度较厚的光阑会导致dH增加，使光束锥角中心线偏离了主光线。如果将厚光阑的正中间定义为光阑，虽然dH可以近似接近dH’，可如果这样做，位于厚光阑中间这个虚拟的孔径光阑参考位置就非常难精确定位了。
[0012]所以要精确定位光束锥角中心线的只有光阑，只能让dH或dH’为O让光阑一面成为精确定位面，之后减小dH’或dH，这样就可以精确控制孔径光阑位置以确定α，降低α，只有减薄光阑的厚度，光阑厚度越薄，β越小，主光线和光束锥角中心线就越接近，渐晕也就越小。这样远心度γ =α+β就可以控制到很好。
[0013]可光阑厚度越薄，就越容易变形，变形又违背了精确定位光阑的初衷，为本实用新型在结构设计上，薄光阑本身可以做到想要的能加工出来的厚薄，比如0.1mm，甚至0.01mm，这种情况下光阑非常容易弯曲变形，又会让通光孔不平导致定位位置变化，而双面玻璃板夹持住薄光阑片后，光阑的形状就贴合成为玻璃表面平面的形状，变形就非常小。另外由于两片玻璃片的厚度都是精确可控的，所以光阑位置也是精确可控的，这样就实现了光阑位置精确可控和光阑足够薄两个条件，可以用在远心镜头里让镜头实现非常高的远心度。
[0014]技术方案:一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头，测量用远心镜头由镜片组a、镜片组b和薄光阑组件3组成;镜片组a和镜片组b分别位于薄光阑组件两面且采用机械装置组装固定。
[0015]本实用新型与【背景技术】相比，一是实现了光阑位置精确可控和光阑足够薄;二是使用在远心镜头里让镜头实现了非常高的远心度。
【附图说明】
[0016]图1是使用薄光阑组件的测量用远心镜头示意图。
[0017]图2为通光孔上边界附近放大的示意图。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:参照附图1。一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头，测量用远心镜头由镜片组al、镜片组b2和薄光阑组件3组成;镜片组al和镜片组b2分别位于薄光阑组件3两面且采用机械装置组装固定。所述镜片组al由一个或多个镜片组成。所述薄光阑组件3由玻璃31、玻璃32和薄光阑片33构成。所述玻璃31和玻璃32为可透光材料且靠近薄光阑片33的面都是平面。所述薄光阑片33厚度S0.1mm的不透光材料且薄光阑片33上有一个通光孔34。所述平面是指平面度偏离理想平面误差<100um的面都视做平面。
[0019]实施例2:在实施例1的基础上，所述镜片组b2不存在或镜片组b2由一个或多个镜片组成。
[0020]实施例3:在实施例1的基础上，所述薄光阑片33通光孔之外的玻璃31和玻璃32的面可以是非平面。
[0021]例:以薄光阑片右方为孔径光阑参考位置，那么光阑通光孔上边界遮光。
[0022]镜组I焦距fl为100mm，A点位置距离B点30mm，左共轭面刚好位于镜片组I自己的焦平面位置，左共轭面上任意点的NA=0.05，光束锥角+-2.866度，A点发出的光线由于光阑有厚度上边缘光线被遮蔽，所以光束锥角为+-2.866度。光阑右边位置刚好处于镜片组I的右焦平面上，这样左共轭面上任意点的主光线在镜片组I靠左的位置都是平行的，即α=0。
[0023 ]光阑通过孔位圆形，直径 D=tan (2.866)*100*2=10.0125mm
[0024]这样A点在不离焦时，其有效光线在镜片组I右方是平行光，但主光线与光阑不垂直，入射角为q=atan(30/100)=ll.699度
[0025]U2=atan((D/2)/fl)=2.866度
[0026]Ul=atan((D/2-dH)/fl)= atan((D/2_(H*tan q))/fl)
[0027]当!1=0.3时，1]1=2.8305度，0=|1]1-1]2|/2=0.01775γ =α+β=0.01775
[0028]当!1=0.03时，1]1=2.8624度，0=|1]1-1]2|/2=0.0018γ=α+β=0.0018
[0029]可见如果采用薄光阑，实际会让远心度γ更优。
[0030]需要理解到的是:上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:测量用远心镜头由镜片组a(l)、镜片组b(2)和薄光阑组件(3)组成;镜片组a(l)和镜片组b(2)分别位于薄光阑组件(3)两边且采用机械装置组装固定。2.根据权利要求1所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述镜片组a(1)由一个或多个镜片组成。3.根据权利要求1所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述镜片组b(2)由一个或多个镜片组成。4.根据权利要求1所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述薄光阑组件(3)由玻璃(31)、玻璃(32)和薄光阑片(33)构成。5.根据权利要求4所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述玻璃(31)和玻璃(32)为可透光材料且靠近薄光阑片(33)的面都是平面。6.根据权利要求4所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述薄光阑片(33)厚度S0.1mm的不透光材料且薄光阑片(33)上至少有一个通光孔(34)。7.根据权利要求4所述的使用薄光阑组件的测量用远心镜头，其特征是:所述平面是指平面度偏离理想平面误差〈lOOum的面都视做平面。
【文档编号】G02B13/22GK205507201SQ201521023792
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】聂瑾禄
【申请人】杭州瑾丽光电科技有限公司