[發明專利]一種用于軌跡追蹤的光學系統及其機器視覺傳感器系統

在審

• 申請號: 202011151954.4
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112230661A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 郎歡標
• 申請（專利權）人: 東莞市美光達光學科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G03B15/02;A47L11/24;A47L11/40
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝;孫曉淑

1.一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，包括光學成像系統，設置在光學成像系統一側用于投射透明表面、鏡面、光滑表面或亮面的窄角度照明系統，設置在光學成像系統另一側用于投射漫反射表面的寬角度照明系統；

所述光學成像系統為透鏡組，其包括至少一片的成像鏡片，所述窄角度照明系統設置在所述成像鏡片的一側，所述寬角度照明系統設置在所述成像鏡片的另一側。

2.根據權利要求1所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述光學成像系統成像的景深范圍為1-100mm。

3.根據權利要求1所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述窄角度照明系統和寬角度照明系統中的一者或兩者為一體式或拼接式的折疊光路棱鏡結構，或者為倒錐形的全反射透鏡結構，或者為折疊反射鏡結構，若其為折疊光路棱鏡結構，則其包括至少一個傾斜反射面。

4.根據權利要求3所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述窄角度照明系統為一體式的折疊光路棱鏡結構，其包括入光面A、第一反射面A、第二反射面A以及出光面A；

所述寬角度照明系統為一體式的折疊光路棱鏡結構，其包括入光面B、第一反射面B、第二反射面B以及出光面B。

5.根據權利要求4所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述入光面A和入光面B均為環形鋸齒狀的菲涅爾面或凹面，若其為環形鋸齒狀的菲涅爾面，則其中心部位為凸面，從中心往邊緣方向其包括若干圈較細的鋸齒狀表面。

6.根據權利耍求4所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述第一反射面A、第二反射面A、第一反射面B和第二反射面B分別為傾斜的平面反射面或自由曲面反射面。

7.根據權利要求4所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述出光面A和出光面B分別為傾斜的平面、弧面、波紋面、微透鏡陣列面或磨砂面。

8.根據權利要求3所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述窄角度照明系統為倒錐形的全反射透鏡結構，其包括內凹圓柱面、內凹處凸面、全反射面以及出光面C。

9.根據權利要求8所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述出光面C為鋸齒形面。

10.根據權利要求3所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述窄角度照明系統和寬角度照明系統均為拼接式的折疊光路棱鏡結構，所述窄角度照明系統包括相鄰設置的第一三角棱鏡和第二三角棱鏡，所述寬角度照明系統包括相鄰設置的第三三角棱鏡和第四三角棱鏡。

11.根據權利要求1所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述光學成像系統包括分別設置在窄角度照明系統和寬角度照明系統之間的第一成像物鏡、用于阻擋雜光的孔徑光闌、第二成像物鏡、用于消雜光的暗盒以及成像傳感器；

所述第一成像物鏡和孔徑光闌設置在第二成像物鏡的一側，所述暗盒和成像傳感器設置在第二成像物鏡的另一側，所述孔徑光闌設置在第一成像物鏡和第二成像物鏡之間，所述暗盒設置在成像傳感器和第二成像物鏡之間。

12.根據權利要求10所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述第一成像物鏡為單獨設置的鏡片，其帶有光焦度，其上下兩個面都為弧面。

13.根據權利要求10所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述第二成像物鏡、窄角度照明系統和寬角度照明系統為一體成型的構件，所述第二成像物鏡帶有光焦度，其上下兩個面部為弧面。

14.根據權利要求10所述的一種用于軌跡追蹤的光學系統，其特征在于，所述成像傳感器為紅外的圖像傳感器，其像素等級為VGA以上。