本發(fā)明屬于一種光學鏡頭，具體涉及一種消雜散光雙遠心光學鏡頭。

背景技術：

雙遠心鏡頭因為其固定的倍率，高遠心度、景深大等優(yōu)勢，它被廣泛應用在機器視覺測量領域，一般的測量模式為：高分辨率的工業(yè)相機、雙遠心鏡頭、平行光源的組合，鏡頭通過平行光的透射光，捕捉圖像的邊緣輪廓特征。拍攝的輪廓特征越精準穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的測量精度就越高。在這種成像模式下，遠心鏡頭的成像銳度成為了決定精度好壞的一個關鍵因素，大部分遠心鏡頭因為無法控制好系統(tǒng)雜散光的干擾而不同程度的出現(xiàn)圖像虛影、拖影、亮斑、圖像黑白過渡灰階多等問題。有時嚴重的還會產(chǎn)生圖像的倒影或泛白。出現(xiàn)這種問題單純的通過鏡片的膜層、減小光圈等都無法得到解決。很多雙遠心鏡頭因為銳度達不到測試要求而未被最終的使用。因此如何徹底有效地解決鏡頭的銳度問題，從根源上最大程度的抑制雜散光對成像的干擾就變得非常重要。

本專利就是通過光學設計、光學結(jié)構、光學工藝三個方面的有效的控制，雜散光對鏡頭的影響，提升雙遠心光學鏡頭的成像銳度。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術的上述問題，本發(fā)明公開了一種消雜散光雙遠心光學鏡頭。本發(fā)明通過光學設計、光學結(jié)構、光學工藝三個方面的控制，有效的控制雜散光對鏡頭的影響，提升雙遠心光學鏡頭的成像銳度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種消雜散光雙遠心光學鏡頭，包括前組鏡筒一、前組鏡筒二、前組鏡筒三、后組鏡筒一及后組鏡筒二，前組鏡筒一、前組鏡筒二、前組鏡筒三、后組鏡筒一及后組鏡筒二依次連接；前組鏡片一通過前組壓圈一安裝在前組鏡筒一的物側(cè)；前組鏡片二通過前組壓圈二安裝在前組鏡筒一的像側(cè)；前組鏡筒二的像側(cè)外部設有凸緣，凸緣上設有若干通孔；前組鏡筒三的物側(cè)外部安裝裝飾圈，裝飾環(huán)的一側(cè)與前組鏡筒二的凸緣相貼合；后組膠合片三通過后組壓圈一安裝在后組鏡筒一上；后組鏡片四通過后組隔圈一安裝在后組鏡筒二的物側(cè)；后組鏡片五通過后組隔圈二安裝在后組鏡筒二的像側(cè)。

所述的前組鏡片一、前組鏡片二、后組膠合片三、后組鏡片四及后組鏡片五兩側(cè)的曲率通光口徑的大小公差在0~+0.08mm范圍，鏡片與鏡片曲率中心軸的同軸度偏差不超過±0.03mm，鏡片與鏡片中心間隔偏差不超過±0.04mm。

所述的前組鏡片一、前組鏡片二、后組膠合片三、后組鏡片四及后組鏡片五兩側(cè)的95%有效通光孔徑被嚴格限制。

所述前組鏡筒一、前組鏡筒二、前組鏡筒三、后組鏡筒一及后組鏡筒二的內(nèi)壁做消光螺紋處理。

在兩組機構結(jié)合的位置內(nèi)孔平面貼貼吸收雜散光的吸光膜。

所述前組鏡筒二、前組鏡筒三、后組鏡筒一等沒有鏡片配合的鏡筒內(nèi)壁緊貼邊緣光線，降低了鏡筒內(nèi)壁對粗糙度的要求。

所述的前組鏡筒一、前組鏡筒二、前組鏡筒三、后組鏡筒一及后組鏡筒二的有效孔徑以外的區(qū)域全部涂黑消光墨，并通過酸洗進行無光氧化處理。

所述前組鏡片一、前組鏡片二、后組鏡片四及后組鏡片五的鏡片鍍膜為多層增透膜，膜層的透過率大于97%，曲率表面鍍膜中心波長為520nm，450-650nm之間的波段內(nèi)光線的反射率小于1%。

所述后組膠合片三與后組鏡片四之間設置系統(tǒng)光闌，第一片透鏡的中心厚度6.75-6.85mm，第二片透鏡的中心厚度5.6-5.8mm，第三片膠合片的中心厚度9.45-9.55mm，第四片透鏡的中心厚度12.52-12.62mm，第五片透鏡的中心厚度6.15-6.25mm。

所述后組壓圈一處設有光闌通光孔，通光口徑為1.66mm，進入鏡頭的光線經(jīng)過前面兩組鏡片后會聚轉(zhuǎn)折在光闌通光孔處，會聚轉(zhuǎn)折的位置垂直于主光軸，所有通過光學鏡頭的邊緣光線最小的通光孔處設置光闌，雙遠心光路的物方遠心和像方遠心部分的遠心度控制在0~0.06%范圍內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明利用消雜散光技術結(jié)合雙遠心光路，解決了雙遠心鏡頭機構內(nèi)部出現(xiàn)的雜散光對成像的圖像銳度、圖像虛影、拖影等技術問題，在輪廓測量領域大大提升了測量的重復精度和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光學系統(tǒng)的光路示意圖；

圖2為本發(fā)明的機構示意圖圖；

圖3為本發(fā)明2mm黑白棋盤格透光拍攝的棋盤格銳度圖；

圖4為圖3放大至2000%后中心視場的銳度對比度情況；

圖5為圖3放大至2000%后邊緣視場的銳度對比度情況；

圖6為本發(fā)明的像面照度圖片；

圖7為本發(fā)明的彌散圓分布圖；

圖8為本發(fā)明的場曲和畸變示意圖。

圖中，1為前組壓圈一；2為前組鏡片一；3為前組壓圈二；4為前組鏡片二；5為前組鏡筒一；6為前組鏡筒二；7為裝飾圈；8為前組鏡筒三；9為后組鏡筒一；10為后組膠合片三；11為后組壓圈一；12為后組鏡筒二；13為后組鏡片四；14為后組隔圈一；15為后組鏡片五；16為后組隔圈二。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進一步闡述，但是本發(fā)明不局限于以下實施例。

參照圖1、圖2，本發(fā)明所公開的光學鏡頭由光學系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩部分組成。光學系統(tǒng)由五組六片光學鏡片組成。該鏡頭由光學系統(tǒng)組件和機械系統(tǒng)組件兩部分組成。

光學系統(tǒng)組件：將6組不同折射率和阿貝系數(shù)等固有參數(shù)的光學鏡片按照一定的光學曲率，經(jīng)過設定好的工藝流程冷加工出來，再將其遵照設計好的的光學間隔組合起來，通過結(jié)構控制好單獨每組鏡片的通光孔徑使得整個光學系統(tǒng)能夠?qū)⑵叫杏谥鞴廨S的，物距334±5mm的光線收集到鏡頭靶面視場上。

機械系統(tǒng)組件：將光學組件按照設計要求固定在其合理的位置上，控制好每片鏡片兩側(cè)曲率通光口徑的大小公差在+0.08mm~0范圍內(nèi)，保證鏡片與鏡片曲率中心軸的同軸度偏差不超過±0.03mm。保證鏡片與鏡片中心間隔偏差不超過±0.04mm。

參照圖7、圖8，在光學系統(tǒng)設計的時候，通過zemax軟件控制0視場、0.7視場、邊緣視場進入到一個鏡片的主光線和主光軸的夾角，控制0視場、0.7視場、邊緣視場光線從最后一個鏡片到成像面的出射主光線和主光軸的夾角，角度偏轉(zhuǎn)控制在0.06%范圍內(nèi)。保證進入鏡頭的光線經(jīng)過前面兩組鏡片后會聚轉(zhuǎn)折在光闌通光孔徑處，本系統(tǒng)的這個位置在后組壓圈一處，通光口徑為整個光學系統(tǒng)最小值1.66mm。這樣的光學設計能給后續(xù)做光學結(jié)構時完全貼合邊緣光線的機構設計提供保障。

在光學結(jié)構設計的時候，前組鏡筒二及前組鏡筒三的內(nèi)壁全部加工階梯式的消光螺紋，所有的零件在加工完成后要進行陽極氧化及發(fā)黑鍍膜工藝，這種發(fā)黑鍍膜就是馬丁黑，使得零件表面對紫外光、可見光、紅外光進行最大程度的衰減。

在光學透鏡鍍膜工藝上，遵循國標gb/t8226.1，所有的鏡片（除過膠合面）的曲率表面鍍膜中心波長為520nm，450-650nm之間的波段內(nèi)光線的反射率小于1%，膜層為多層增透膜。

系統(tǒng)光闌設計在后組膠合片三和后組鏡片四之間，前組鏡片一的中心厚度6.75-6.85mm，前組鏡片二的中心厚度5.6-5.8mm，后組膠合片三的中心厚度9.45-9.55mm，后組鏡片四的中心厚度12.52-12.62mm，后組鏡片五的中心厚度6.15-6.25mm。

本發(fā)明的工作原理為：

1）在光學設計端，通過控制雙遠心光路的物方遠心和像方遠心，將兩部分的遠心度控制在0.06%范圍內(nèi)，通過遠心的控制，0視場、0.7視場、邊緣視場進入鏡頭的光線通過鏡頭前組部分透鏡后會聚轉(zhuǎn)折的位置盡量垂直于主光軸。保證所有通過光學鏡頭的邊緣光線最小的通光孔位在光闌的位置，這樣就能最終保證在光學結(jié)構設計時保證整個結(jié)構系統(tǒng)沿著光學系統(tǒng)的邊緣光線走，避免可能進入系統(tǒng)內(nèi)部的雜散光。

2）在光學結(jié)構端，首先保證每個鏡片的前后有效通光孔徑都被嚴格限制，所有的機構件內(nèi)壁都是緊貼邊緣光線。在光學間隔比較大的區(qū)域內(nèi)壁都做了消光螺紋處理，在兩組機構結(jié)合的位置內(nèi)孔平面貼特殊的吸光膜。所有沒有鏡片配合的鏡筒內(nèi)部都做大粗糙度的要求，這樣盡可能的讓內(nèi)部出現(xiàn)的雜散光自己通過多次折射衰減掉或被吸收。

3）在光學工藝端，改進鏡片的涂墨工藝，控制鏡片的鍍膜工藝，改進機械件的無光氧化的工藝等。將鏡片有效孔徑以外的區(qū)域全部涂黑消光墨，鏡片鍍膜為多層增透膜，膜層的透過率大于97%，機械件的無光氧化要求達到一定的酸洗時間，使得機構件對強光無明顯反光。

實施例1

本實施例中，前組鏡片一采用成都光明的h-k9l，前組鏡片二采用成都光明的h-zf6，后組膠合片三的物側(cè)鏡片采用成都光明的h-zk10l，后組鏡片三的像側(cè)鏡片采用成都光明的h-zf62，后組鏡片四采用成都光明的h-k9l，后組鏡片五采用成都光明的h-zf6。

用實施例1提供的消雜散光雙遠心光學鏡頭按照xxx方法/標準對鏡頭成像的銳度進行測試，測試結(jié)果如圖3~5所示，測試結(jié)果顯示，xxxx。

用實施例1提供的消雜散光雙遠心光學鏡頭按照xxx方法/標準對鏡頭成像的像面照度進行測試，測試結(jié)果如圖6所示，測試結(jié)果顯示，xxxx。

以上測試結(jié)果顯示，本發(fā)明所提供的一種消雜散光雙遠心光學鏡頭，解決了雙遠心鏡頭機構內(nèi)部出現(xiàn)的雜散光對成像的圖像銳度、圖像虛影、拖影等技術問題，在輪廓測量領域大大提升了測量的重復精度和穩(wěn)定性。