一种带柱透镜的沙姆镜头及测量设备制造技术

本发明专利技术提出一种带柱透镜的沙姆镜头及测量设备。其中，该沙姆镜头，沿光轴方向从物面至像面，由滤光片、具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第一胶合透镜组、光阑、具有正光焦度的第二胶合透镜组、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜，且第七透镜为柱面透镜，以及保护玻璃组成。其中，沙姆镜头焦距f与各透镜焦距分别满足以下关系式：55<f7/f<65；0.9<f6/f<1.1；1.1<fu2/f<1.3；

【技术实现步骤摘要】
一种带柱透镜的沙姆镜头及测量设备


[0001]本专利技术涉及机器视觉镜头
，特别涉及一种带柱透镜的沙姆镜头及测量设备。

技术介绍

[0002]3D线激光测量技术将线状激光束透射到被测物体表面，并使用工业相机采集被物体表面形貌调制过后的激光图像，对图像进行一系列处理后，可提取出被测物体表面的高度信息。在图像采集过程中，需要镜头拍摄倾斜目标，而普通镜头受景深的限制难以实现对倾斜物面的大范围清晰成像，此时需要基于沙姆定律设计沙姆镜头。
[0003]在实际应用中，像面即为工业相机图像传感器像素所在平面，而电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor,CMOS)的感光像素前都存在一块平板保护玻璃，玻璃厚度一般在0.8mm左右。在沙姆镜头的成像光路中，像面不再和光轴垂直，保护玻璃和光轴之间存在一定夹角。倾斜的平板玻璃在成像光路中不可避免地将引入像散像差，影响系统的成像质量。
[0004]中国专利CN 115718361 A提出了本专利技术提供了一种光学系统、摄像头和车辆，所述光学系统用于车辆摄像头，所述光学系统沿光束传播方向依次包括柱面透镜、透镜组和滤光片，其中，所述柱面透镜的面形为双锥面泽尼克面形。该专利考虑挡风玻璃的曲率半径和倾斜角度，通过引入柱面透镜有效补偿挡风玻璃引起的光程差，将视场范围内的子午面和弧矢面的最佳焦平面优化在可接受的平面范围内。中国专利CN 111580245 A设计了一种高分辨率沙姆镜头，使用7片球面镜满足了TTG/IH≦13的条件，实现对倾斜目标的成像；其中TTG为第一球面透镜的前表面到像面的距离，IH为矩形探测器对角线半像高。该高分辨率沙姆镜头具有高分辨率、小结构化的优势。
[0005]但现有技术中所设计的沙姆镜头未考虑传感器前的保护玻璃在倾斜的光路中对成像光束的影响，这将导致实际镜头的成像质量远低于设计值，从而影响整个测量系统的精度水平。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种带柱透镜的沙姆镜头及测量设备，可至少解决上述技术问题之一。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种带柱透镜的沙姆镜头，沿光轴方向从物面至像面，由具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第一胶合透镜组、具有正光焦度的第二胶合透镜组、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜，且第七透镜为柱面透镜，以及保护玻璃组成；其中，沙姆镜头焦距f与所述第七透镜焦距f7满足：55<f7/f<65；所述沙姆镜头焦距f与第六透镜焦距f6满足：0.9<f6/f<1.1；所述第二胶合透镜组焦距fu2与所述沙姆镜头焦距f满足：1.1<fu2/f<1.3；
所述第一胶合透镜组焦距fu1与所述沙姆镜头焦距f满足：
‑
0.8<fu1/f<
‑
0.7；所述沙姆镜头焦距f与第一透镜焦距f1满足：0.75<f1/f<0.9。
[0008]进一步地，所述第一胶合透镜组由第二透镜和第三透镜通过胶合工艺组成；其中，第二透镜具有正光焦度；所述第三透镜具有负光焦度。
[0009]进一步地，所述第二胶合透镜组由第四透镜和第五透镜通过胶合工艺组成；其中，第四透镜具有负光焦度；所述第五透镜具有正光焦度。
[0010]进一步地，还包括：带柱透镜的沙姆镜头光学总长TTL与焦距f满足：1.4<TTL/f<1.8。
[0011]进一步地，还包括：第六透镜后表面中心到第七透镜前表面中心的距离t67和第七透镜后表面中心到保护玻璃前表面中心的距离t78满足：0.8<t67/t78<1.2。
[0012]进一步地，还包括：带柱透镜的沙姆镜头光学总长TTL与第六透镜后表面中心到保护玻璃前表面中心的距离t68满足：3<TTL/t68<3.3。
[0013]进一步地，所述第七透镜为平凸结构；所述第六透镜为双凸结构；所述第五透镜为双凸结构；第四透镜为双凹结构；所述第三透镜为弯月结构；第二透镜为弯月结构；所述第一透镜为弯月结构。
[0014]进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为球面镜。
[0015]进一步地，还包括：所述第一透镜前设置有滤光片；所述第一胶合透镜组与所述第二胶合透镜组中间设置有光阑。
[0016]另一方面，本专利技术还提出一种测量设备，应用于3D线激光测量，包括如上所述的带柱透镜的沙姆镜头。
[0017]本专利技术的有益效果如下：本专利技术在设计阶段将像面前保护玻璃加入成像模型结构中，引入柱透镜补偿倾斜的保护玻璃所引入的像差，提高了沙姆镜头的分辨率。
[0018]本专利技术通过由物面到像面依次设置滤光片、第一透镜、第一胶合透镜组、光阑、第二胶合透镜组、第六透镜、第七透镜和保护玻璃这些光学元件，并合理配置各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，使得最终形成的沙姆镜头能满足实际应用的需求。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例1中沙姆镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中沙姆镜头的MTF曲线图；图3是本专利技术实施例2中沙姆镜头的结构示意图；图4是本专利技术实施例2中沙姆镜头的MTF曲线图；图5是本专利技术实施例3中沙姆镜头的结构示意图；图6是本专利技术实施例3中沙姆镜头的MTF曲线图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0021]如图1所示，本专利技术提出一种带柱透镜的沙姆镜头，沿光轴从物面到像面，该沙姆镜头依次由滤光片G0、第一透镜G1、第一胶合透镜组u1、光阑S1、第二胶合透镜组u2、第六透镜G6、第七透镜G7和保护玻璃G8组成。其中，第一胶合透镜组u1由第二透镜G2和第三透镜G3通过胶合工艺组成；第二胶合透镜组u2由第四透镜G4和第五透镜G5通过胶合工艺组成。
[0022]其中，第一透镜G1为弯月结构球面透镜，具有正光焦度；第二透镜G2为弯月结构球面透镜，具有正光焦度；第三透镜G3为弯月结构球面透镜，具有负光焦度；其中，第二透镜G2和第三透镜G3通过胶合工艺组成第一胶合透镜组u1，所述第一胶合透镜组u1具有负光焦度；第四透镜G4为双凹结构球面透镜，具有负光焦度；第五透镜G5为双凸结构球面透镜，具有正光焦度；其中，第四透镜G4和第五透镜G5通过胶合工艺组成第二胶合透镜组u2；第二胶合透镜组u2具有正光焦度；第六透镜G6为双凸结构球面透镜，具有正光焦度；第七透镜G7为平凸结构柱面透镜，具有正光焦度。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带柱透镜的沙姆镜头，其特征在于，沿光轴方向从物面至像面，由具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第一胶合透镜组、具有正光焦度的第二胶合透镜组、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜，且第七透镜为柱面透镜，以及保护玻璃组成；其中，沙姆镜头焦距f与所述第七透镜焦距f7满足：55&lt;f7/f&lt;65；所述沙姆镜头焦距f与第六透镜焦距f6满足：0.9&lt;f6/f&lt;1.1；所述第二胶合透镜组焦距fu2与所述沙姆镜头焦距f满足：1.1&lt;fu2/f&lt;1.3；所述第一胶合透镜组焦距fu1与所述沙姆镜头焦距f满足：
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0.8&lt;fu1/f&lt;
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0.7；所述沙姆镜头焦距f与第一透镜焦距f1满足：0.75&lt;f1/f&lt;0.9。2.根据权利要求1所述的带柱透镜的沙姆镜头，其特征在于，所述第一胶合透镜组由第二透镜和第三透镜通过胶合工艺组成；其中，第二透镜具有正光焦度；所述第三透镜具有负光焦度。3.根据权利要求2所述的带柱透镜的沙姆镜头，其特征在于，所述第二胶合透镜组由第四透镜和第五透镜通过胶合工艺组成；其中，第四透镜具有负光焦度；所述第五透镜具有正光焦度。4.根据权利要求1所述的带柱透镜的沙姆镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云鹏，唐俊峰，张光宇，曹桂平，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：