本發(fā)明屬于一種光學(xué)鏡頭，具體涉及一種消雜散光雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)：

雙遠(yuǎn)心鏡頭因?yàn)槠涔潭ǖ谋堵剩哌h(yuǎn)心度、景深大等優(yōu)勢，它被廣泛應(yīng)用在機(jī)器視覺測量領(lǐng)域，一般的測量模式為：高分辨率的工業(yè)相機(jī)、雙遠(yuǎn)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(zhǔn)穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)的測量精度就越高。在這種成像模式下，遠(yuǎn)心鏡頭的成像銳度成為了決定精度好壞的一個(gè)關(guān)鍵因素，大部分遠(yuǎn)心鏡頭因?yàn)闊o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(shí)嚴(yán)重的還會(huì)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(yuǎn)心鏡頭因?yàn)殇J度達(dá)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(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)結(jié)構(gòu)、光學(xué)工藝三個(gè)方面的有效的控制，雜散光對鏡頭的影響，提升雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭的成像銳度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明公開了一種消雜散光雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭。本發(fā)明通過光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)結(jié)構(gòu)、光學(xué)工藝三個(gè)方面的控制，有效的控制雜散光對鏡頭的影響，提升雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭的成像銳度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種消雜散光雙遠(yuǎn)心光學(xué)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(shè)有凸緣，凸緣上設(shè)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(yán)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(jī)構(gòu)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(jìn)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(shè)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(shè)有光闌通光孔，通光口徑為1.66mm，進(jìn)入鏡頭的光線經(jīng)過前面兩組鏡片后會(huì)聚轉(zhuǎn)折在光闌通光孔處，會(huì)聚轉(zhuǎn)折的位置垂直于主光軸，所有通過光學(xué)鏡頭的邊緣光線最小的通光孔處設(shè)置光闌，雙遠(yuǎn)心光路的物方遠(yuǎn)心和像方遠(yuǎn)心部分的遠(yuǎn)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(shù)結(jié)合雙遠(yuǎn)心光路，解決了雙遠(yuǎn)心鏡頭機(jī)構(gòu)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(shù)問題，在輪廓測量領(lǐng)域大大提升了測量的重復(fù)精度和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖；

圖2為本發(fā)明的機(jī)構(gòu)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(shí)施方式

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

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

光學(xué)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(xué)鏡片按照一定的光學(xué)曲率，經(jīng)過設(shè)定好的工藝流程冷加工出來，再將其遵照設(shè)計(jì)好的的光學(xué)間隔組合起來，通過結(jié)構(gòu)控制好單獨(dú)每組鏡片的通光孔徑使得整個(gè)光學(xué)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(jī)械系統(tǒng)組件：將光學(xué)組件按照設(shè)計(jì)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(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過zemax軟件控制0視場、0.7視場、邊緣視場進(jìn)入到一個(gè)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(gè)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(jìn)入鏡頭的光線經(jīng)過前面兩組鏡片后會(huì)聚轉(zhuǎn)折在光闌通光孔徑處，本系統(tǒng)的這個(gè)位置在后組壓圈一處，通光口徑為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)最小值1.66mm。這樣的光學(xué)設(shè)計(jì)能給后續(xù)做光學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)完全貼合邊緣光線的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供保障。

在光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)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(jìn)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(jìn)行最大程度的衰減。

在光學(xué)透鏡鍍膜工藝上，遵循國標(biāo)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(shè)計(jì)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(xué)設(shè)計(jì)端，通過控制雙遠(yuǎn)心光路的物方遠(yuǎn)心和像方遠(yuǎn)心，將兩部分的遠(yuǎn)心度控制在0.06%范圍內(nèi)，通過遠(yuǎn)心的控制，0視場、0.7視場、邊緣視場進(jìn)入鏡頭的光線通過鏡頭前組部分透鏡后會(huì)聚轉(zhuǎn)折的位置盡量垂直于主光軸。保證所有通過光學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)沿著光學(xué)系統(tǒng)的邊緣光線走，避免可能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部的雜散光。

2）在光學(xué)結(jié)構(gòu)端，首先保證每個(gè)鏡片的前后有效通光孔徑都被嚴(yán)格限制，所有的機(jī)構(gòu)件內(nèi)壁都是緊貼邊緣光線。在光學(xué)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(jī)構(gòu)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(xué)工藝端，改進(jìn)鏡片的涂墨工藝，控制鏡片的鍍膜工藝，改進(jìn)機(jī)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(jī)械件的無光氧化要求達(dá)到一定的酸洗時(shí)間，使得機(jī)構(gòu)件對強(qiáng)光無明顯反光。

實(shí)施例1

本實(shí)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(shí)施例1提供的消雜散光雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭按照xxx方法/標(biāo)準(zhǔn)對鏡頭成像的銳度進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖3~5所示，測試結(jié)果顯示，xxxx。

用實(shí)施例1提供的消雜散光雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭按照xxx方法/標(biāo)準(zhǔn)對鏡頭成像的像面照度進(jìn)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(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，解決了雙遠(yuǎn)心鏡頭機(jī)構(gòu)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(shù)問題，在輪廓測量領(lǐng)域大大提升了測量的重復(fù)精度和穩(wěn)定性。