[發明專利]可變焦距成像系統

有效

• 申請號: 201710300099.0
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107346059B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: P.G.格拉德尼克;R.K.布里爾
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B21/36;G02B27/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

一種可變焦距(VFL)成像系統，包括：相機系統；第一高速可變焦距(VFL)透鏡；第二高速可變焦距(VFL)透鏡；第一中繼透鏡，包括第一中繼焦距；第二中繼透鏡，包括第二中繼焦距；以及透鏡控制器。所述第一中繼透鏡和所述第二中繼透鏡沿著所述VFL成像系統的光軸相對于彼此間隔達等于所述第一中繼焦距和所述第二中繼焦距之和的距離。所述第一高速VFL透鏡和所述第二高速VFL透鏡在位于距所述第一中繼透鏡等于所述第一中繼焦距的距離處的中間平面的相對側上沿著所述光軸相對于彼此間隔。所述透鏡控制器被配置為：提供所述第一高速VFL透鏡的光功率和所述第二高速VFL透鏡的光功率的同步周期性調制。

技術領域

本公開涉及可以包含在機器視覺檢驗系統和顯微鏡中的成像系統。

背景技術

可以在精準無接觸度量系統(例如精準機器視覺檢驗系統(或簡稱“視覺系統”))中利用可調整放大率光學系統。這些視覺系統可以受利用以獲得物體的精確尺寸測量并且檢驗各種其它物體特性，并且可以包括計算機、相機和光學系統以及移動以允許工件橫穿和檢驗的精準級。表征為通用“離線”精準視覺系統的一個示例性現有技術系統是QUICK系列的基于PC的視覺系統以及可得自位于伊利諾伊州Aurora的MitutoyoAmerica Corporation(MAC)的軟件。QUICK系列的視覺系統和軟件的特征和操作通常描述于例如2003年1月公開的QVPAK 3D CNC VisionMeasuring Machine User’s Guide以及1996年9月公開的QVPAK 3D CNC VisionMeasuring Machine Operation Guide中，其據此通過其完整引用合并到此。這種類型的系統使用顯微鏡類型光學系統并且移動級從而按各種放大率提供小工件或相對大工件的檢驗圖像。

通用精準機器視覺檢驗系統通常是可編程的，以提供自動化視頻檢驗。這些系統典型地包括GUI特征和預定圖像分析“視頻工具”，從而“非專家”操作者可以執行操作和編程。例如，通過其完整引用合并到此的美國專利No.6,542,180教導一種使用包括使用各種視頻工具的自動化視頻檢驗的視覺系統。

在各種應用中，期望執行高速自動聚焦、擴展的聚焦深度和/或其它操作，以促進對于固定檢驗系統或非停止移動檢驗系統中的高吞吐量的高速測量。傳統機器視覺檢驗系統中的自動聚焦和其它要求聚焦的操作的速度受限于相機通過Z高度位置的范圍的運動。需要改進的自動聚焦和/或其它操作，其利用收集聚焦距離的范圍的圖像(例如用于測量Z高度位置的圖像堆疊)的替選方法，并且其尤其可按不同的放大率等級操作，而不危及聚焦的范圍、圖像質量和/或圖像的尺寸精度。光學組件中的球面像差可能使得這些操作的性能降級。因此需要一種在成像系統的光學組件中提供減少的球面像差的成像系統。

發明內容

提供本發明內容以通過簡化形式介紹以下在具體實施方式中進一步描述的構思的選擇。本發明內容并非意圖標識所要求的主題內容的關鍵特征，也非意圖用于協助確定所要求的主題內容的范圍。

提供一種可變焦距(VFL)成像系統。所述VFL成像系統包括：相機系統；第一高速可變焦距(VFL)透鏡；第二高速可變焦距(VFL)透鏡；第一中繼透鏡，包括第一中繼焦距；第二中繼透鏡，包括第二中繼焦距；以及透鏡控制器。所述第一中繼透鏡和所述第二中繼透鏡沿著所述VFL成像系統的光軸相對于彼此間隔達等于所述第一中繼焦距和所述第二中繼焦距之和的距離。所述第一高速VFL透鏡和所述第二高速VFL透鏡在位于距所述第一中繼透鏡等于所述第一中繼焦距的距離處的中間平面的相對側上沿著所述光軸相對于彼此間隔。所述透鏡控制器被配置為：提供所述第一高速VFL透鏡的光功率和所述第二高速VFL透鏡的光功率的同步周期性調制。

附圖說明

圖1是示出通用精準機器視覺檢驗系統的各種典型組件的示圖；

圖2是與圖1相似的并且包括在此所公開的特征的機器視覺檢驗系統的控制系統部分和視覺組件部分的框圖；