[發(fā)明專利]一種小型化長工作距離的物方遠心光學(xué)系統(tǒng)在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910303359.9 | 申請日： | 2019-04-16 |
| 公開（公告）號： | CN109975963A | 公開（公告）日： | 2019-07-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 伍雁雄;譚海曙 | 申請（專利權(quán)）人： | 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 |
| 主分類號： | G02B13/22 | 分類號： | G02B13/22;G02B13/00 |
| 代理公司： | 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205 | 代理人： | 王國標(biāo) |
| 地址： | 528000 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 透鏡 長工作距離 光學(xué)系統(tǒng) 后透鏡組 前透鏡組 物方遠心 光焦度 常規(guī)球面透鏡 超長工作距離 光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 產(chǎn)業(yè)化制造 雙膠合透鏡 高分辨率 光線入射 光學(xué)鏡頭 雙凹透鏡 雙凸透鏡 探測成像 透鏡組成 衍射極限 依次設(shè)置 制造成本 低畸變 厚透鏡 光闌 前向 物方 像面 像質(zhì) 成像 緊湊 | ||
本發(fā)明公開了一種小型化長工作距離的物方遠心光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光線入射方向自前向后依次設(shè)置的前透鏡組、光闌、后透鏡組和像面；所述前透鏡組包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡；所述后透鏡組包括第四透鏡和第五透鏡；所述第四透鏡為厚透鏡；所述第二透鏡和第三透鏡組成雙膠合透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第四透鏡均為光焦度為正的雙凸透鏡，所述第三透鏡和第五透鏡均為光焦度為負的雙凹透鏡。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，僅采用5片常規(guī)球面透鏡元件實現(xiàn)了近衍射極限的像質(zhì)與極低畸變的高分辨率探測成像，實現(xiàn)物方不低于200mm的超長工作距離成像，同時有利于大幅降低光學(xué)鏡頭的制造成本，易于實現(xiàn)批量產(chǎn)業(yè)化制造及推廣。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種小型化長工作距離的物方遠心光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)
基于遠心光學(xué)系統(tǒng)的工業(yè)檢測技術(shù)應(yīng)用于高端自動化、機器視覺等領(lǐng)域，推動汽車產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體集成電路制造、先進材料加工、航空航天高精密組裝以及家電制造等行業(yè)的技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)升級，在實現(xiàn)產(chǎn)品性能、效能、精度以及成本控制上展現(xiàn)了優(yōu)越性。物方遠心光學(xué)系統(tǒng)作為遠心光學(xué)系統(tǒng)的主要種類，應(yīng)用于工業(yè)檢測，能夠獲得對物面距離不敏感、寬景深的成像效果，可以避免成像視差，實現(xiàn)無失真的形狀及尺寸等特征檢測。目前已有多種物方遠心光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于PCB電路板、手機產(chǎn)品、陶瓷濾芯、高精度彈簧、透光類產(chǎn)品以及精密機械零件等各類工業(yè)檢測中。
當(dāng)前市面上物方遠心光學(xué)系統(tǒng)存在透鏡數(shù)量較多、成本較高以及尺寸較大等問題，成像質(zhì)量方面存在邊緣畸變及遠心度較大等不足。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種小型化長工作距離的物方遠心光學(xué)系統(tǒng)，通過采用正、負光焦度合理分配的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式，在采用較少光學(xué)透鏡數(shù)量的前提下實現(xiàn)長工作距離和高分辨率探測。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是：一種小型化長工作距離的物方遠心光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光線入射方向自前向后依次設(shè)置的前透鏡組、光闌、后透鏡組和像面；
所述前透鏡組包括自前向后依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡；
所述后透鏡組包括自前向后依次設(shè)置的第四透鏡和第五透鏡；所述第四透鏡為厚透鏡；
所述第二透鏡和第三透鏡組成雙膠合透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第四透鏡均為光焦度為正的雙凸透鏡，所述第三透鏡和第五透鏡均為光焦度為負的雙凹透鏡。
作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述前透鏡組的光焦度為所述后透鏡組的光焦度為其中所述前透鏡組的光焦度為正，所述后透鏡組的光焦度為正，而與的比值滿足：
作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述光學(xué)系統(tǒng)為物方遠心成像，所述光學(xué)系統(tǒng)不同物點光束的主光線與光軸的夾角為θchief，其中θchief滿足：
0°≤|θchief|≤0.2°。
作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述光學(xué)系統(tǒng)的最大視場的主光線在第一透鏡上的高度值為hA1，在由第二透鏡和第三透鏡組成雙膠合透鏡上的高度值為hA23，其中hA1和hA23的比值滿足：
0.10≤|hA23/hA1|≤0.32。
作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第三透鏡靠近光闌的光學(xué)面為第一光學(xué)面，所述第四透鏡靠近光闌的光學(xué)面為第二光學(xué)面，所述光學(xué)系統(tǒng)的軸外視場主光線在所述第一光學(xué)面的高度值為hz1，所述軸外視場主光線在所述第二光學(xué)面的高度值為hz2，其中hz2/hz1滿足：
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