【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学镜头成像，具体涉及一种基于液体透镜的变倍双远心镜头及其工作方法。
技术介绍
1、双远心镜头由于具有小畸变、大景深、恒定的放大倍率、对物体的纵向位置和成像位置不敏感等独特性质，被广泛应用于机器视觉检测、光刻、显微成像等领域中。在检测中，不同种类和尺寸的零件所要求的检测精度也不同。当使用仅有单一放大倍率的双远心镜头时，需要更换不同倍率的镜头并重新进行对准才能检测不同的物体，极大降低了检测效率和对准精度。因此，连续变倍双远心镜头逐渐被人们所关注。但目前可连续变倍的双远心镜头主要是通过机械运动进行变倍的，其组元的移动一般是非线性的，因此需要设计较为复杂的机械结构来满足变倍和像面补偿的要求，并且在运动过程中，容易因振动造成像质不稳定，调焦精度难以保证。而液体透镜是由一种液体或多种液体制成的光学元件，通过利用外部控制方法改变表面形状或液体的折射率来调节透镜的焦距，其在变焦过程中无需移动组元之间的间隔便可实现变焦，极大降低了机械结构的复杂化，并有利于小型化。因此，设计一种基于液体透镜的连续变倍双远心镜头具有非常重要的实际意义，可有效解决上述传统变倍双远心镜头带来的结构复杂、体积大和调焦精度难等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于液体透镜的变倍双远心镜头及其工作方法，该镜头可以满足不同尺寸工件的测量和检测精度要求，同时有效解决传统机械变倍双远心镜头因机械组运动导致的结构复杂、体积大和调焦困难等问题，并进一步缩短总长，以利于小型化。
2、为实现上述
3、在本专利技术一实施例中，所述第一透镜为具有正光焦度的双凸透镜；所述第二透镜为具有负光焦度的双凹透镜；所述第三透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第四透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凸面；所述第五透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第六透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第七透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第八透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第九透镜为具有正光焦度的双凸透镜。
4、在本专利技术一实施例中，所述第一液体透镜和第二液体透镜后表面为平面，前表面为变焦面。第一液体透镜用来改变镜头的放大倍率，第二液体透镜用来补偿像面的移动。从高倍到低倍变化过程中，第一液体透镜的变焦面由凸面变为凹面，第二液体透镜的变焦面由凹面变为凸面。
5、在本专利技术一实施例中，所述第七透镜和第八透镜为一组双胶合透镜，焦距满足：-0.7＜fl7/fi＜-0.1，0.1＜fl8/fi＜0.5，fl7为第七透镜的焦距，fl8为第八透镜的焦距，fi为双胶合透镜的焦距。
6、在本专利技术一实施例中，所述第一透镜到第二透镜的空气间隔为36.5～40mm；所述第二透镜到第三透镜的空气间隔为3.3～4.1mm；所述第三透镜到第四透镜的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第四透镜到第五透镜的空气间隔为15.1～19.9mm；所述第五透镜到第一液体透镜的空气间隔为2.2～8.5mm；所述第一液体透镜到光阑的空气间隔为12～17.5mm；所述光阑到第六透镜的空气间隔为2～5.4mm；所述第六透镜到第二液体透镜的空气间隔为20～21.9mm；所述第二液体透镜到第七透镜的空气间隙为3～7mm；所述第八透镜到第九透镜的空气间隔为0.3～0.7mm；所述第九透镜到像面之间的空气间隔为51.4～51.6mm。
7、在本专利技术一实施例中，所述第一透镜、第三透镜、第五透镜、第七透镜采用冕牌玻璃；所述第二透镜、第四透镜、第六透镜、第八透镜和第九透镜采用火石玻璃。
8、在本专利技术一实施例中，镜头的检测视场为25～60mm，放大倍率为-0.44x～-0.183x，f-number为8。
9、本专利技术还提供了一种基于液体透镜的变倍双远心镜头的其工作方法，采用如上述所述的基于液体透镜的变倍双远心镜头，光线自左向右依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一液体透镜、光阑、第六透镜、第二液体透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜后成像。
10、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术镜头无需更换镜头便可实现连续变倍，可以很好地满足不同尺寸工件的测量和检测精度要求。另外，本专利技术利用可变焦距的液体透镜替换传统机械变倍双远心结构中的运动组，只需通过改变液体透镜的焦距，而无需移动透镜组便可实现连续变倍，极大简化了变倍双远心镜头的结构和缩短镜头的总长，解决了传统机械变倍双远心镜头空间体积大的问题，同时还解决了现有变倍双远心镜头因机械组运动导致的调焦困难等问题。此外，该镜头中的所有透镜均为球面透镜，大大降低加工工艺。其在变倍中过程具有优异的成像质量和远心度，在机器视觉检测领域中具有重大的应用前景。
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1.一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，沿光轴方向自物侧至像侧依次排列有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一液体透镜、光阑、第六透镜、第二液体透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜。
2.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一透镜为具有正光焦度的双凸透镜；所述第二透镜为具有负光焦度的双凹透镜；所述第三透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第四透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凸面；所述第五透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第六透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第七透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第八透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第九透镜为具有正光焦度的双凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一液体透镜和第二液体透镜后表面为平面，前表面为变焦面。
4.根据权利要求3所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，第一液体透镜用来改变镜头的放大倍率，第二液体透镜用
5.根据权利要求3所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，从高倍到低倍变化过程中，第一液体透镜的变焦面由凸面变为凹面，第二液体透镜的变焦面由凹面变为凸面。
6.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第七透镜和第八透镜为一组双胶合透镜，焦距满足：-0.7＜fL7/fI＜-0.1，0.1＜fL8/fI＜0.5，fL7为第七透镜的焦距，fL8为第八透镜的焦距，fI为双胶合透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一透镜到第二透镜的空气间隔为36.5～40mm；所述第二透镜到第三透镜的空气间隔为3.3～4.1mm；所述第三透镜到第四透镜的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第四透镜到第五透镜的空气间隔为15.1～19.9mm；所述第五透镜到第一液体透镜的空气间隔为2.2～8.5mm；所述第一液体透镜到光阑的空气间隔为12～17.5mm；所述光阑到第六透镜的空气间隔为2～5.4mm；所述第六透镜到第二液体透镜的空气间隔为20～21.9mm；所述第二液体透镜到第七透镜的空气间隙为3～7mm；所述第八透镜到第九透镜的空气间隔为0.3～0.7mm；所述第九透镜到像面之间的空气间隔为51.4～51.6mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一透镜、第三透镜、第五透镜、第七透镜采用冕牌玻璃；所述第二透镜、第四透镜、第六透镜、第八透镜和第九透镜采用火石玻璃。
9.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，镜头的检测视场为25～60mm，放大倍率为-0.44x～-0.183x，F-number为8。
10.一种基于液体透镜的变倍双远心镜头的其工作方法，采用如权利要求1-9任一所述的基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，光线自左向右依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一液体透镜、光阑、第六透镜、第二液体透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜后成像。
...【技术特征摘要】
1.一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，沿光轴方向自物侧至像侧依次排列有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第一液体透镜、光阑、第六透镜、第二液体透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜。
2.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一透镜为具有正光焦度的双凸透镜；所述第二透镜为具有负光焦度的双凹透镜；所述第三透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第四透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凸面；所述第五透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第六透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第七透镜为具有正光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第八透镜为具有负光焦度的弯月透镜，物侧方为凹面；所述第九透镜为具有正光焦度的双凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第一液体透镜和第二液体透镜后表面为平面，前表面为变焦面。
4.根据权利要求3所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，第一液体透镜用来改变镜头的放大倍率，第二液体透镜用来补偿像面的移动。
5.根据权利要求3所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，从高倍到低倍变化过程中，第一液体透镜的变焦面由凸面变为凹面，第二液体透镜的变焦面由凹面变为凸面。
6.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的变倍双远心镜头，其特征在于，所述第七透镜和第八透镜为一组双胶合透镜，焦距满足：-0.7＜fl7/fi＜-0.1，0.1＜fl8/fi＜0.5，fl7为第七透镜的...
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