一种大靶面线扫瞄镜头光学系统论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种大靶面线扫瞄镜头光学系统，其中，光学系统是由具有正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜和滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列，不同距离被摄物体可通过镜头整体移动实现在像面处清晰成像。本光学系统全部采用玻璃球面透镜，全视场光学畸变小于0.1%，可匹配对角线尺寸小于45mm的大靶面芯片使用。

主设计要求

1.一种大靶面线扫瞄镜头光学系统，其中，光学系统是由具有正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜和滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。

设计方案

2.如权利要求1所述的大靶面线扫瞄镜头光学系统，其特征在于：所述第一透镜是凸向物方的凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重镧火石玻璃；所述第二透镜是凸凹球面透镜，光焦度为正，采用重冕玻璃；所述第三透镜是凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第四透镜是凹凸球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第五透镜是凹凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃；所述第六透镜是双凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃。

3.如权利要求1所述的大靶面线扫瞄镜头光学系统，其特征在于：所述第二透镜与第三透镜粘接成胶合透镜，光焦度为负。

4.如权利要求1所述的大靶面线扫瞄镜头光学系统，其特征在于：镜头焦距f、第一透镜焦距f1，胶合透镜焦距fjh，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5，第六透镜焦距f6满足：

0.7<|f1\/f|<1.2；0.7<|fjh\/f|<1.2；0.7<|f4\/f|<1.2；0.7<|f5\/f|<1.2；0.8<|f6\/f|。

5.如权利要求1所述的大靶面线扫瞄镜头光学系统，其特征在于：镜头系统光阑位于第三透镜和第四透镜之间。

6.如权利要求1所述的大靶面线扫瞄镜头光学系统，其特征在于：镜头光学系统总长TOTR满足：1.2<TOTR\/f<1.6。

设计说明书

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种大靶面线扫瞄镜头光学系统。

背景技术

近年来，随着国家“2025”智能制造战略的推进，工业自动化得到大力发展，在高精度的测量领域，越来越多先用大靶面高分辨率采用线扫描相机，传统机器视觉镜头解析度低，畸变偏大，测量精度低，靶面覆盖范围小。

发明内容

本发明的目的是提供一种大靶面线扫瞄镜头光学系统，可匹配对角线尺寸小于45mm的大靶面芯片使用。

为达到这样的目的，本发明所提供的技术方案是：光学系统是由具有正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜和滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。

所述第一透镜是凸向物方的凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重镧火石玻璃；所述第二透镜是凸凹球面透镜，光焦度为正，采用重冕玻璃；所述第三透镜是凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第四透镜是凹凸球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第五透镜是凹凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃；所述第六透镜是双凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃。

所述第二透镜与第三透镜粘接成胶合透镜，光焦度为负。

镜头焦距f、第一透镜焦距f1，胶合透镜焦距f_{jh<\/sub>，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5，第六透镜焦距f6满足：}

0.7<|f1\/f|<1.2；0.7<|f_{jh<\/sub>\/f|<1.2；0.7<|f4\/f|<1.2；0.7<|f5\/f|<1.2；0.8<|f6\/f|。}

镜头系统光阑位于第三透镜和第四透镜之间。

镜头光学系统总长TOTR满足：1.2<TOTR\/f<1.6。

较现有技术，本发明有如下有点：

1.本发明采用六片玻璃球面透镜，通过优化设计，合理分配光焦度，

有效降低公差敏感度，实现直径45mm超大靶面覆盖。

2.本发明清晰度高，可满足10um级线扫描相机使用要求。

3.本发明结构简单，体积小巧，可满足自动化设备小型化需求，有效避免采用大靶面感光芯片后带来的体积肥大问题。

4.本发明全部采用球面透镜，结构简单，加工灵活，性价比高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1是本发明光学系统图；

图2是本发明场曲和畸变图；

图3是本发明MTF曲线图。

具体实施方式

结合图1，该大靶面线扫瞄镜头光学系统沿光轴方向从物方到像方依次是：具有正光焦度的第一透镜(L1)、正光焦度的第二透镜(L2)、负光焦度的第三透镜(L3)、负光焦度的第四透镜(L4)、正光焦度的第五透镜(L5)、正光焦度的第六透镜(L6)和滤光片(L7)。

所述第一透镜(L1)是凸向物方的凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重镧火石玻璃；所述第二透镜(L2)是凸凹球面透镜，光焦度为正，采用重冕玻璃；所述第三透镜(L3)是凸凹球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第四透镜(L4)是凹凸球面透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第五透镜(L5)是凹凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃；所述第六透镜

(L6)是双凸球面透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃。镜头焦距f、第一透镜焦距f1，胶合透镜焦距f_{jh<\/sub>，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5，第六透镜焦距f6满足：}

0.7<|f1\/f|<1.2；0.7<|f_{jh<\/sub>\/f|<1.2；0.7<|f4\/f|<1.2；0.7<|f5\/f|<1.2；0.8<|f6\/f|。}

本发明重点依托双高斯架构，通过上述玻璃形状、玻璃材料及各透镜光焦度的优化分配，严格控制每个光学面的光线入射角度，有效控制了系统的畸变、场曲、慧差及色差等光学像差，降低了系统敏感度，同时实现超大靶面覆盖，减少了元件加工难度，采用本系统的镜头具有高性价比。

镜头系统光阑位于第三透镜(L3)和第四透镜(L4)之间。

镜头光学系统总长TOTR满足：1.2<TOTR\/f<1.6。

具体地，在本实施例中，本鱼眼镜头光学系统的焦距f为50mm，光圈为F2.8，视场角2ω＝48°，光学总长TOTR＝70mm，详细参数如下表：

图1是本发明光学系统图；

图2是本发明场曲和畸变图；

图3是本发明MTF曲线图。

本发明通过上述结构实现了焦距50mm时，可覆盖到直径45mm的超大靶面。全视场最大光学畸变0.08％，可有效保证采用本发明自动化设备机器视觉精度。全视场50lp\/mm的MTF值>0.2,可满足10um级线扫描相机使用要求。

如上所述是结合具体内容提供的的优选实施例，并不用限制本发明，凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出任何修改、等同替换和改进等，都应当视为本发明的保护范围。

设计图

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主设计要求

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