本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有自動化測量中使用的視覺系統(tǒng)主要是用工業(yè)定焦鏡頭、工業(yè)放大鏡頭、顯微物鏡等鏡頭，這類鏡頭的成像都是無限遠(yuǎn)和景深小，并且在不同的成像距離有著不同的放大倍率。倍率是在成像空間連續(xù)變化的，這樣的特性就會使得圖像比例標(biāo)定很難做到準(zhǔn)確和穩(wěn)定。一般工業(yè)流水線或是機(jī)臺都會有震動、位移等狀況出現(xiàn)，圖像倍率會因?yàn)檫@些狀況而變得不穩(wěn)定，在視覺圖像算法標(biāo)定好了以后，倍率的變化就會造成測量精度的不穩(wěn)定，這種問題是造成很多高精度的視覺測量無法實(shí)現(xiàn)的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，它大大提升了自動化視覺測量項(xiàng)目的精度，并能在復(fù)雜環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場，即機(jī)器的震動、位移等都不會對成像的精度造成影響。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，包括自前至后依次設(shè)置于主光軸上的前透鏡組、光闌和后透鏡組；其中，

所述前透鏡組由自前至后依次排列的第一鏡片、第二鏡片、第一膠合片組成；所述第一鏡片的物面為平面，像面為凸球面；所述第二鏡片的物面為凸球面，像面為凹球面；所述第一膠合片由一物面和像面均為凸球面的第一前鏡片和一物面為凹球面、像面為平面的第一后鏡片膠合而成；

所述后透鏡組由自前至后依次排列的第二膠合片、第三鏡片和第四鏡片組成；所述第二膠合片由一物面為平面、像面為凹球面的第二前鏡片和一物面為凸球面、像面為平面的第二后鏡片膠合而成；所述第三鏡片的物面為凹球面，像面為凸球面；第四鏡片的物面為凸球面，像面為平面；

所述光闌設(shè)在第一膠合片與第二膠合片之間；

所述第一鏡片到第二鏡片的光學(xué)間隔為14.2mm；第二鏡片到第一膠合片的光學(xué)間隔為12.8mm；所述第一膠合片到第二膠合片的光學(xué)間隔為8.6mm；第二膠合片到第三鏡片的光學(xué)間隔為6.7mm；第三鏡片到第四鏡片的光學(xué)間隔為7.3mm；

所述主光軸與物方入射光線和像方出射光線的平行偏差角均為±10。

上述的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述物方入射光線的遠(yuǎn)心度＜0.04％；所述像方出射光線的遠(yuǎn)心度＜0.08％。

上述的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一膠合片的膠合面和第二膠合片的膠合面均彎向光闌。

上述的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)，其中，所述第一鏡片和第三鏡片均采用冕玻璃；所述第二鏡片采用鑭冕玻璃；所述第一前鏡片采用重磷冕玻璃；所述第一后鏡片采用重火石玻璃；所述第二前鏡片采用火石玻璃；所述第二后鏡片采用鑭火石玻璃；所述第四鏡片采用鑭火石玻璃。

本發(fā)明的有益效果是：基于固定的距離成像設(shè)計；成像的倍率恒定，不會隨著工作距離的變化而變化；物方遠(yuǎn)心光路使得該光學(xué)系統(tǒng)有著超大的景深、圖像銳度和分辨率；像方遠(yuǎn)心光路使得光學(xué)系統(tǒng)有著很好的穩(wěn)定性和圖像的均勻照度；使得整個光學(xué)系統(tǒng)在視覺自動化測量使用時只需要一次簡單的標(biāo)定就可以達(dá)到很高的精度，測量精度可以達(dá)到0.1mm級，且穩(wěn)定性高，能夠在復(fù)雜環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場，即機(jī)器的震動、位移等都不會對成像的精度造成影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的畸變和場曲圖；

圖3是本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制光學(xué)傳遞函數(shù)曲線圖；

圖4是本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的像面照度曲線圖；

圖5是本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的彌散圓示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

請參閱圖1，本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，包括自前至后依次設(shè)置于主光軸上的前透鏡組1、光闌2和后透鏡組3；其中，

前透鏡組1由自前至后依次排列的第一鏡片11、第二鏡片12、第一膠合片13組成；第一膠合片由第一前鏡片131和第一后鏡片132膠合而成，第一膠合片13的膠合面彎向光闌2；第一鏡片11的物面為平面，像面為凸球面；第二鏡片12的物面為凸球面，像面為凹球面；第一前鏡片131的物面和像面均為凸球面，第一后鏡片132的物面為凹球面、像面為平面；第一鏡片11采用冕玻璃(h-k9l)；第二鏡片12采用鑭冕玻璃(h-lak52)；第一前鏡片131采用重磷冕玻璃(h-zpk1)；第一后鏡片132采用重火石玻璃(h-zf4)；

后透鏡組3由自前至后依次排列的第二膠合片31、第三鏡片32和第四鏡片33組成；第二膠合片31由第二前鏡片311和第二后鏡片312膠合而成，第二膠合片31的膠合面彎向光闌2；第二前鏡片311的物面為平面，像面為凹球面，第二后鏡片312的物面為凸球面，像面為平面；第三鏡片32的物面為凹球面，像面為凸球面；第四鏡片33的物面為凸球面，像面為平面；第二前鏡片311采用火石玻璃(h-f1)；第二后鏡片312采用鑭火石玻璃(h-laf1)；第三鏡片32采用冕玻璃(h-k9l)；第四鏡片33采用鑭火石玻璃(h-laf4)；

光闌2設(shè)在第一膠合片13與第二膠合片31之間；

第一膠合片13的膠合面和第二膠合片31的膠合面均彎向光闌2；

第一鏡片11到第二鏡片12的光學(xué)間隔為14.2mm；第二鏡片12到第一膠合片13的光學(xué)間隔為12.8mm；第一膠合片13到第二膠合片31的光學(xué)間隔為8.6mm；第二膠合片31到第三鏡片32的光學(xué)間隔為6.7mm；第三鏡片32到第四鏡片33的光學(xué)間隔為7.3mm；

主光軸與物方入射光線和像方出射光線的平行偏差角均為±10。

物方入射光線的遠(yuǎn)心度＜0.04％；像方出射光線的遠(yuǎn)心度＜0.08％。

本發(fā)明的物像雙側(cè)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，采用550nm的單波長工作波段，因此有效地規(guī)避了垂軸色差和軸向色差的校正；對物體所成的像相對于物體本身而言的失真程度較小，從圖2看出，在不同視場內(nèi)，整個光學(xué)系統(tǒng)成像的畸變大小，從圖2中可以看到畸變是按照規(guī)律分布的，且最大畸變量在0.06％(一般的光學(xué)系統(tǒng)畸變在10％以內(nèi))，場曲也小于0.1％，可見本發(fā)明的系統(tǒng)很好地矯正了畸變，從而保證了系統(tǒng)的成像穩(wěn)定。

圖4體現(xiàn)光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后像面不同區(qū)域內(nèi)光照分布情況，體現(xiàn)了不同視場光照度的衰減情況，從圖中可以看到曲線接近于一條直線，且都在1的位置，說明整個視場范圍內(nèi)照度非常均勻，衰減可以忽略。

圖5體現(xiàn)了不同視場成像的像差體現(xiàn)情況，體現(xiàn)了不同視場區(qū)域內(nèi)像差的分布，也是評價一個光學(xué)系統(tǒng)整體成像特性的一種重要方式。可以看到各個視場的像差都已經(jīng)校正到極限，達(dá)到了3μm范圍內(nèi)，各個視場的彌散圓比較均勻。

因此大大提高了測量精度和穩(wěn)定性，而且能夠在復(fù)雜環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場，即機(jī)器的震動、位移等都不會對成像的精度造成影響。

以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。