内置光源的远心镜头.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010369298.9 (22)申请日 2020.05.04 (71)申请人 西安远心光学系统有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区天谷七 路88号新加坡腾飞科汇城B幢东楼20 层 (72)发明人 秦婷于涛 (51)Int.Cl. G02B 13/22(2006.01) G03B 15/02(2006.01) G02B 1/00(2006.01) G02B 27/14(2006.01) G02B 7/02(2006.01) G02B 7/18(2006.01) (。

2、54)发明名称 一种内置光源的远心镜头 (57)摘要 本发明公开了一种内置光源的远心镜头， 包 含第一透镜组、 棱镜组件、 第二透镜组、 光源组 件、 镜筒组件， 所述的第一透镜组位于棱镜组件 入射光方位， 第二透镜组位于棱镜组件透射光方 位， 光源组件位于棱镜组件反射光方位， 第一透 镜组、 棱镜组件、 第二透镜组位于一条直线上， 光 源组件和第一透镜组、 第二透镜组在棱镜组件处 相互垂直， 所述的第一透镜组、 棱镜组件、 第二透 镜组、 光源组件安装在镜筒组件内， 本发明一种 内置光源的远心镜头， 在使用过程中无需重新进 行光源搭建， 使用简单方便， 能够获得清晰的图 像信息， 使得检测结。

3、果更加准确， 提高检测精度， 内置光源组件节省空间， 对于检测环境有限的生 产现场更具优势， 适应多种检测环境。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111399199 A 2020.07.10 CN 111399199 A 1.一种内置光源的远心镜头， 其特征在于， 包含： 第一透镜组(100)、 棱镜组件(200)、 第 二透镜组(300)、 光源组件(400)、 镜筒组件(500)； 所述的第一透镜组(100)包含具有正光焦度和双凸结构的第一透镜(110)、 第一胶合透 镜(120),所述的第一胶合透镜(120)由具有正光焦度和双凸结构的第二透镜(121)和具有 负光焦度和双凹结。

4、构的第三透镜(122)使用光学胶胶合组成； 所述的棱镜组件(200)为分光棱镜； 所述的第二透镜组(300)包含第一光阑(310)、 第二胶合透镜(320),所述的第二胶合透 镜(320)由具有负光焦度和双凹结构的第四透镜(321)和具有正光焦度和弯月结构的第五 透镜(322)使用光学胶胶合组成； 所述的光源组件(400)包含第二光阑(410)、 视觉光源(420)， 所述的第二光阑(410)为 孔径光阑， 所述的视觉光源(420)为LED光源； 所述的第一透镜组(100)位于棱镜组件(200)入射光方位， 第二透镜组(300)位于棱镜 组件(200)透射光方位， 光源组件(400)位于棱镜组。

5、件(200)反射光方位， 第一透镜组(100)、 棱镜组件(200)、 第二透镜组(300)位于一条直线上， 光源组件(400)和第一透镜组(100)、 第 二透镜组(300)在棱镜组件(200)处相互垂直； 所述的镜筒组件(500)由物方镜筒(510)、 像方镜筒(520)、 光源镜筒(530)构成， 所述的 第一透镜组(100)和棱镜组件(200)安装在物方镜筒(510)内， 所述的第二透镜组(300)安装 在像方镜筒(520)内， 所述的光源组件(400)安装在光源镜筒(530)内。 2.根据权利要求1所述的一种内置光源的远心镜头， 其特征在于： 所述的第一透镜(110)材料为H-K9L。

6、玻璃； 所述的第一胶合透镜(120)的第二透镜(121)材料为H-QK3L玻璃； 所述的第一胶合透镜(120)的第三透镜(122)材料为H-ZLAF53B玻璃； 所述的第二胶合透镜(320)的第四透镜(321)材料为H-ZK3玻璃； 所述的第二胶合透镜(320)的第五透镜(322)材料为ZF7玻璃。 3.根据权利要求1或2所述的一种内置光源的远心镜头， 其特征在于： 所述的第一透镜(110)的通光孔径为13mm， 中心厚度为3.54mm； 所述的第一胶合透镜(120)的第二透镜(121)的通光孔径为13mm， 中心厚度为 4.00mm； 所述的第一胶合透镜(120)的第三透镜(122)的通光孔。

7、径为13mm， 中心厚度为 2.11mm； 所述的第二胶合透镜(320)的第四透镜(321)的通光孔径为6mm， 中心厚度为2.85mm； 所述的第二胶合透镜(320)的第五透镜(322)的通光孔径为6mm， 中心厚度为2.20mm。 4.根据权利要求1所述的一种内置光源的远心镜头， 其特征在于， 所述的分光棱镜是使 用H-K9L玻璃材料的正方体结构， 通光孔径为101010mm， 中心厚度为10mm。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111399199 A 2 一种内置光源的远心镜头 技术领域 0001 本发明涉及光学系统和器件设计技术领域， 尤其涉及一种内置光源的远心镜头。 背景技术 0。

8、002 传统的工业镜头由于不同物距时的放大倍率不同， 存在较大的透视误差， 远心镜 头， 主要是为纠正传统工业镜头视差而设计， 它可以在一定的物距范围内， 使得到的图像放 大倍率不会变化， 这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。 0003 远心镜头由于其特有的平行光路设计广泛应用于精密测量检测， 是工业测量领域 非常重要的光学器件， 目前已经成为各行业精密测量工艺流程中的主角。 现有的远心镜头 在实际应用中需要搭配光源一同使用得到更精确的检测数据， 远心镜头与光源需要分开进 行搭建， 在实际的工业生产现场， 会经常遇到检测空间狭小的检测环境， 这对远心镜头和光 源的搭建带来了困难， 。

9、因此， 需要一种能够适应狭小检测环境空间的远心镜头克服该困难。 发明内容 0004 为了克服上述问题， 本发明提出一种内置光源的远心镜头， 这种远心镜头内置光 源， 无需外部光源的搭建， 结构简单、 节省空间， 能够更加简单快速的完成检测环境搭建， 使 用方便， 应用范围广， 适应多种检测环境。 0005 本发明采用的技术方案是： 包含： 第一透镜组、 棱镜组件、 第二透镜组、 光源组件、 镜筒组件； 0006 所述的第一透镜组包含具有正光焦度和双凸结构的第一透镜、 第一胶合透镜,所 述的第一胶合透镜由具有正光焦度和双凸结构的第二透镜和具有负光焦度和双凹结构的 第三透镜使用光学胶胶合组成； 0。

10、007 所述的棱镜组件为分光棱镜； 0008 所述的第二透镜组包含光阑、 第二胶合透镜,所述的第二胶合透镜由具有负光焦 度和双凹结构的第四透镜和具有正光焦度和弯月结构的第五透镜使用光学胶胶合组成； 0009 所述的光源组件包含第二光阑、 视觉光源， 所述的第二光阑为孔径光阑， 所述的视 觉光源为LED光源； 0010 所述的第一透镜组位于棱镜组件入射光方位， 第二透镜组位于棱镜组件透射光方 位， 光源组件位于棱镜组件反射光方位， 第一透镜组、 棱镜组件、 第二透镜组位于一条直线 上， 光源组件和第一透镜组、 第二透镜组在棱镜组件处相互垂直； 0011 所述的镜筒组件由物方镜筒、 像方镜筒、 光。

11、源镜筒构成， 所述的第一透镜组和棱镜 组件安装在物方镜筒内， 所述的第二透镜组安装在像方镜筒内， 所述的光源组件安装在光 源镜筒内。 0012 进一步地， 所述的第一透镜材料为H-K9L玻璃； 所述的第一胶合透镜的第二透镜材 料为H-QK3L玻璃； 所述的第一胶合透镜的第三透镜材料为H-ZLAF53B玻璃； 所述的第二胶合 透镜的第四透镜材料为H-ZK3玻璃； 所述的第二胶合透镜的第五透镜材料为ZF7玻璃。 说明书 1/4 页 3 CN 111399199 A 3 0013 进一步地， 所述的第一透镜的通光孔径为13mm， 中心厚度为3.54mm； 所述的第一 胶合透镜的第二透镜的通光孔径为1。

12、3mm， 中心厚度为4.00mm； 所述的第一胶合透镜的第 三透镜的通光孔径为13mm， 中心厚度为2.11mm； 所述的第二胶合透镜的第四透镜的通光 孔径为6mm， 中心厚度为2.85mm； 所述的第二胶合透镜的第五透镜的通光孔径为6mm， 中 心厚度为2.20mm。 0014 进一步地， 所述的分光棱镜是使用H-K9L玻璃材料的正方体结构， 通光孔径为10 1010mm， 中心厚度为10mm。 0015 本发明的有益效果： 0016 本发明一种内置光源的远心镜头， 包含： 第一透镜组、 棱镜组件、 第二透镜组、 光源 组件、 镜筒组件， 所述的第一透镜组位于棱镜组件入射光方位， 第二透镜组。

13、位于棱镜组件透 射光方位， 光源组件位于棱镜组件反射光方位， 第一透镜组、 棱镜组件、 第二透镜组位于一 条直线上， 光源组件和第一透镜组、 第二透镜组在棱镜组件处相互垂直， 所述的第一透镜 组、 棱镜组件、 第二透镜组、 光源组件安装在镜筒组件内， 本发明在光学系统设计中加入内 置光源， 在远心镜头的使用中无需重新进行光源搭建， 使用简单方便， 尤其对于检测环境狭 小的生产现场更具优势， 解决了狭小空间无法安装远心镜头进行检测从而获取高精度图像 的问题。 附图说明 0017 图1为本发明提出的一种内置光源的远心镜头结构示意图； 0018 图2为本发明提出的一种内置光源的远心镜头光学系统示意图。

14、； 0019 图3为本发明提出的一种内置光源的远心镜头光学系统光学调制传递函数图； 0020 图4为本发明提出的一种内置光源的远心镜头光学系统畸变曲线示意图。 0021 附图标记说明 0022 100-第一透镜组， 110-第一透镜， 120-第一胶合透镜， 121-第二透镜， 122-第三透 镜， 200-棱镜组件， 300-第二透镜组， 310-第一光阑， 320-第二胶合透镜， 321-第四透镜， 322-第五透镜， 400-光源组件， 410-第二光阑， 420-视觉光源， 500-镜筒组件， 510-物方镜 筒， 520-像方镜筒， 530-光源镜筒。 具体实施方式 0023 下面结。

15、合附图及实施例描述本发明具体实施方式： 0024 需要说明的是， 本说明书所附图中示意的结构， 比例， 大小等， 均仅用以配合说明 书所揭示的内容， 以供熟悉此技术的人士了解与阅读， 并非用以限定本发明可实施的限定 条件， 任何结构的修饰， 比例关系的改变或大小的调整， 在不影响本发明所能产生的功效及 所能达成的目的下， 均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。 0025 同时， 本说明书中所引用的如 “上” ，“下” ，“左” ，“右” ，“中间” 及 “一” 等的用语， 亦 仅为便于叙述的明了， 而非用以限定本发明可实施的范围， 其相对关系的改变或调整， 在无 实质变更技术内容下。

16、， 当亦视为本发明可实施的范畴。 0026 如图1、 图2所示， 其示出了本发明的具体实施方式， 本发明公开的一种内置光源的 远心镜头， 包含： 第一透镜组100、 棱镜组件200、 第二透镜组300、 光源组件400、 镜筒组件 说明书 2/4 页 4 CN 111399199 A 4 500； 0027 所述的第一透镜组100包含具有正光焦度和双凸结构的第一透镜110、 第一胶合透 镜120,所述的第一胶合透镜120由具有正光焦度和双凸结构的第二透镜121和具有负光焦 度和双凹结构的第三透镜122使用光学胶胶合组成； 0028 所述的棱镜组件200为分光棱镜； 0029 所述的第二透镜组3。

17、00包含第一光阑310、 第二胶合透镜320,所述的第二胶合透镜 320由具有负光焦度和双凹结构的第四透镜321和具有正光焦度和弯月结构的第五透镜322 使用光学胶胶合组成； 0030 所述的光源组件400包含第二光阑410、 视觉光源420， 所述的第二光阑410为孔径 光阑， 所述的视觉光源420为LED光源； 0031 所述的第一透镜组100位于棱镜组件200入射光方位， 第二透镜组300位于棱镜组 件200透射光方位， 光源组件400位于棱镜组件200反射光方位， 第一透镜组100、 棱镜组件 200、 第二透镜组300位于一条直线上， 光源组件400和第一透镜组100、 第二透镜组3。

18、00在棱 镜组件200处相互垂直。 0032 所述的镜筒组件500由物方镜筒510、 像方镜筒520、 光源镜筒530构成， 所述的第一 透镜组100和棱镜组件200安装在物方镜筒510内， 所述的第二透镜300组安装在像方镜筒 520内， 所述的光源组件400安装在光源镜筒530内。 0033 在本发明当中， 所述的视觉光源420外接光源控制器实现使用过程中光源的点亮 与熄灭， 视觉光源420发出的光在棱镜组件200处发生反射进而照射被检测物， 被检测物的 光线在棱镜组件200处透射进入相机， 该远心镜头光源组件400设计在镜头内部， 视觉光源 420能够直接安装在光源镜筒530内， 使用过。

19、程中无需重新进行光源的搭建， 节省空间， 使用 方便， 在检测环境有限的生产现场更具优势， 解决了工业生产现场狭小空间内无法安装远 心镜头进而检测获得高质量检测图像的问题。 0034 在本发明当中， 如图1、 图2所示， 在该远心镜头中共有五片透镜和一片棱镜， 其中 十二片透镜均采用便于加工的球面结构， 棱镜为平面镜。 0035 优选的， 如图1、 图2所示， 所述的第一透镜110是由H-K9L玻璃制成的球面透镜， 通 光孔径为13mm， 中心厚度为3.54mm。 0036 优选的， 如图1、 图2所示， 所述的第一胶合透镜120的第二透镜121是由H-QK3L玻璃 制成的球面透镜， 通光孔径。

20、为13mm， 中心厚度为4.00mm。 0037 优选的， 如图1、 图2所示， 所述的第一胶合透镜120的第三透镜122是由H-ZLAF53B 玻璃制成的球面透镜， 通光孔径为13mm， 中心厚度为2.11mm。 0038 优选的， 如图1、 图2所示， 所述的第二胶合透镜320的第四透镜321是由H-ZK3玻璃 制成的球面透镜， 通光孔径为6mm， 中心厚度为2.85mm。 0039 优选的， 如图1、 图2所示， 所述的第二胶合透镜320的第五透镜322是由ZF7玻璃制 成的球面透镜， 通光孔径为6mm， 中心厚度为2.20mm。 0040 优选的， 所述的分光棱镜是使用H-K9L玻璃材。

21、料的正方体结构， 通光孔径为1010 10mm， 中心厚度为10mm。 0041 如图3所示为本发明提出的一种内置光源的远心镜头常温下光学系统光学调制传 递函数图， 其中横坐标为空间调制频率， 纵坐标为光学调制函数， 可以看出本发明镜头在常 说明书 3/4 页 5 CN 111399199 A 5 温常压下具有较好高品质成像质量。 0042 如图4所示为本发明提出的一种内置光源的远心镜头光学系统畸变曲线示意图， 其中横坐标为光学畸变百分比， 纵坐标为光学系统视场角， 可以看出本发明光学镜头畸变 小于0.1， 具有较小畸变量。 0043 上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明， 但是本发明不限于上述实施 方式， 在本领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 做出各种变化。 0044 不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。 应当理解， 本发明不 限于特定的实施方式， 本发明的范围由所附权利要求限定。 说明书 4/4 页 6 CN 111399199 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 111399199 A 7 图3 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 111399199 A 8 。