本发明涉及光学检测的技术领域，尤其涉及一种可变倍的双远心光学检测装置。
背景技术：
在机器视觉领域，光学检测设备如果使用非物方远心的结构，物距一旦发生变化，放大倍率就会随之改变，在工业的检测中会在使用环境下受到影响，很难保证检测的精度，需要严格的控制物距，微小的离焦就会影响到系统正常工作。一般的非像方远心的结构，在变倍的系统中，电荷耦合元件(ccd)的位置是固定的，像方调焦不准会带来测量误差，在变倍倍率高的时候结构复杂。
在双远心的结构下，物镜和目镜的焦点重合，光阑设置在焦点位置，控制光阑的大小就可以实现大的景深和较好的远心度，这样我们就可以保证在相对较大的景深范围内，离焦不会对测量精度造成影响，现有的非远心系统不能满足要求。
目前的现有技术中，在测量大尺寸样品和小尺寸样品时候，不能满足在保持双远心的条件下，利用变倍来实现跨尺度的测量，现有的双远心系统不能解决上述的技术问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种可变倍的双远心光学检测装置，以解决目前双远心光学检测系统无法同时用于检测不同尺寸的样品的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
提供了一种可变倍的双远心光学检测装置，其包括物镜组、光阑、目镜组及成像元件，物镜组及目镜组设置于光阑的两侧，成像元件设置于目镜组的一侧，并与光阑相对，目镜组包括第一光学镜片组、变倍光学镜片组、补偿光学镜片组及第二光学镜片组，第一光学镜片组、变倍光学镜片组、补偿光学镜片组及第二光学镜片组依序从光阑排列至成像元件，变倍光学镜片组及补偿光学镜片组相对于第一光学镜片组及第二光学镜片组移动，改变目镜组的光焦度。
在本发明实施例中，根据不同尺寸的待测试物体通过调整目镜组的变倍光学镜片组及补偿光学镜片组，实现连续变焦的目的，以快速实时地对不同尺寸的待测试物体进行检测，达到跨尺度测量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明第一实施例的双远心光学检测装置的示意图。
图2a是本发明第一实施例的双远心光学检测装置的使用状态图。
图2b是本发明第一实施例的双远心光学检测装置的光路示意图。
图3a是本发明第二实施例的双远心光学检测装置的使用状态图。
图3b是本发明第二实施例的双远心光学检测装置的光路示意图。
图4a是本发明第三实施例的双远心光学检测装置的使用状态图。
图4b是本发明第三实施例的双远心光学检测装置的光路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其是本发明第一实施例的双远心光学检测装置的示意图；如图所示，本实施例的可变倍的双远心光学检测装置1包括物镜组10、光阑11、目镜组12及成像元件13，物镜组10、光阑11及目镜组12均设置于镜筒14内，物镜组10及目镜组12设置于光阑11的两侧，物镜组10的焦点与目镜组12的焦点重合，光阑11位于重合的物镜组10及目镜组12的焦点上，如此能保证本实施例的可变倍的双远心光学检测装置1的入曈及出曈都位于无穷远处，实现物方远心及像方远心。成像元件13设置在目镜组12的一侧，并与光阑11相对，物镜组10、光阑11、目镜组12及成像元件13的光轴位于同一光轴上。上述成像元件13可为电荷耦合元件(ccd)或互补性氧化金属半导体(cmos)。本实施例的物镜组10、光阑11及成像元件13均通过固定结构15固定于镜筒14上，也表示物镜组10、光阑11及成像元件13不会产生移动，其中固定结构15为螺纹压圈和铜隔圈。物镜组10、光阑11及成像元件13设置在镜筒14及通过固定结构15设置于镜筒14内为本技术领域的技术人员熟知的技术，于此不再详细说明。
本实施例的物镜组10包括多个光学镜片，并具有正光焦度。另通过光阑11的设置，把整个双远心光学检测装置1对称地分成了两部分，关于光阑11的光瞳有对称形式的像差可得到有效的控制，更容易对双远心光学检测装置1进行优化；控制光阑11的光瞳大小可以让整个双远心光学检测装置1满足远心度的要求，同时也可以控制双远心光学检测装置1的景深大小。光阑11具有较小的光瞳，可以有更好的远心度和比较大的景深。
本实施例的目镜组12包括第一光学镜片组121、变倍光学镜片组122、补偿光学镜片组123及第二光学镜片组124。第一光学镜片组121、变倍光学镜片组122、补偿光学镜片组123及第二光学镜片组124依序排列于光阑11及成像元件13之间。第一光学镜片组121邻近光阑11，第二光学镜片组124邻近成像元件13。第一光学镜片组121、变倍光学镜片组122、补偿光学镜片组123及第二光学镜片组124的光轴与物镜组10、光阑11及成像元件13的光轴位于同一光轴a上。第一光学镜片组121及第二光学镜片组124具有正光焦度，变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123具有负光焦度。第一光学镜片组121及第二光学镜片组124通过固定结构15固定于镜筒14内，表示光学镜片组121及第二光学镜片组124固定不动。变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123通过凸轮结构(图中未示)设置于镜筒14内，并通过凸轮结构带动变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123按着变倍轨迹移动，实现变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123沿著光轴a移动，改变目镜组12的光焦度。其中变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123通过凸轮结构带动的技术为本技术领域的技术人员熟知的技术，于此不再详细说明。
本实施例的双远心光学检测装置1的光学总长与物镜组10的通光口径的比值小于2.5，使物镜组10、光阑11、目镜组12及成像元件13排列紧凑，压缩双远心光学检测装置1的体积，也能维持良好的成像质量。图中的物镜组10、目镜组12的第一光学镜片组121、目镜组12的变倍光学镜片组122、目镜组12的补偿光学镜片组123及目镜组12的第二光学镜片组124的镜片组合仅为本发明的一实施例，不应以上述为限。
本实施例的双远心光学检测装置1于使用时，先将待检测物体2放置在物镜组10前，因本实施例的双远心光学检测装置1具有物方远心的特性，并不会特别要求待检测物体2的表面至物镜组10之间的物距，即物距产生变化也不会影响成像的放大倍率和视场，其中在不同放大倍率条件下工作时，物镜组10的有效焦距值小于物镜组10的通光口径，待检测物体2至物镜组10之间的物距可超过物镜组10的通光口径的1.2倍；同时本实施例的双远心光学检测装置1的景深大于物镜组10的通光口径的0.3倍，如此不需要反覆重新标定放大倍率，增加双远心光学检测装置1的使用便利性。
待检测物体2设置完成后，调整变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123的位置，变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123可沿著光轴相对于第一光学镜片组121及第二光学镜片组124移动，实现连续改变目镜组12的光焦度，达到连续变焦的目的。
本实施例的双远心光学检测装置1的总光焦度(ф)的计算公式如下：
其中h、h1、h2、h3、……、hk为光线在对应的物镜组10、目镜组12的第一光学镜片组121、目镜组12的变倍光学镜片组122、目镜组12的补偿光学镜片组123或目镜组12的第二光学镜片组124的表面高度；φ、φ1、φ2、φ3、……、φk为物镜组10、目镜组12的第一光学镜片组121、目镜组12的变倍光学镜片组122、目镜组12的补偿光学镜片组123或目镜组12的第二光学镜片组124的光焦度。
本实施例的双远心光学检测装置1于使用时，通过移动变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123调整光线在对应的物镜组10的光学镜片、目镜组12的第一光学镜片组121、目镜组12的变倍光学镜片组122、目镜组12的补偿光学镜片组123及目镜组12的第二光学镜片组124的表面高度。请参阅图2a及图2b，其是本发明第一实施例的双远心光学检测装置的使用状态图及光路示意图；如图所示，当本实施例的变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123往第二光学镜片组124移动时，目镜组12为低倍变焦模式，光线在对应的目镜组12的第一光学镜片组121的表面高度大于光线在对应的目镜组12的第二光学镜片组121的表面高度，如此成像于成像元件13的像高度小于待检测物体的高度，也表示双远心光学检测装置1于此模式下可对大尺寸的待检测物体2进行检测。因本实施例的双远心光学检测装置采用开普勒望远镜结构，物镜组10的光路相对于光阑11与目镜组12的第一光学镜片组121的光路近似对称，也就表示光线在对应的物镜组10的表面高度与光线在对应的目镜组12的第一光学镜片组121的表面高度几乎相等。
请参阅图3a及图3b，其是本发明第二实施例的双远心光学检测装置的使用状态图及光路示意图；如图所示，当本实施例的变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123往第一光学镜片组121与第二光学镜片组124的中间位置移动时，目镜组12为中倍变焦模式，光线在对应的目镜组12的第一光学镜片组121的表面高度等于或小于光线在对应的目镜组12的第二光学镜片组121的表面高度，如此成像于成像元件13的像高度等于或小于待检测物体的高度，也表示双远心光学检测装置1于此模式下可对中尺寸的待检测物体2进行检测。
请参阅图4a及图4b，其是本发明第三实施例的双远心光学检测装置的使用状态图及光路示意图；如图所示，当本实施例的变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123往第一光学镜片组121移动时，目镜组12为高倍变焦模式，光线在对应的目镜组12的第一光学镜片组121的表面高度小于光线在对应的目镜组12的第二光学镜片组121的表面高度，如此成像于成像元件13的像高度小于待检测物体2的高度，也表示双远心光学检测装置1于此模式下可对小尺寸的待检测物体2进行检测。由上述可知，通过调整变倍光学镜片组122及补偿光学镜片组123的位置可对不同尺寸而调整成像元件13的成像高度，达到连续变焦的目的。
综上所述，本发明提供一种可变倍的双远心光学检测装置，其根据不同尺寸的待测试物体通过调整目镜组的变倍光学镜片组及补偿光学镜片组，实现连续变焦的目的，以快速实时地对不同尺寸的待测试物体进行检测，达到跨尺度及高精度测量，同时能维持良好的成像质量，也能控制成像的畸变率小于0.05％。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。