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CN114136215A - 一种大角度光谱共焦测量镜头 - Google Patents

一种大角度光谱共焦测量镜头 Download PDF

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CN114136215A CN202111674281.5A CN202111674281A CN114136215A CN 114136215 A CN114136215 A CN 114136215A CN 202111674281 A CN202111674281 A CN 202111674281A CN 114136215 A CN114136215 A CN 114136215A
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Abstract

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种大角度光谱共焦测量镜头，包括由第一透镜组、光阑以及第二透镜组；所述第一透镜组、所述光阑以及所述第二透镜组从像方至物方依次排列设置；所述第一透镜组的焦距为正，所述第二透镜组的焦距为正。本发明结构新颖、设计巧妙，第一透镜组把输入的光源光线口径扩大并准直，以便镜头获得更长的工作距离以及测量角度；第二透镜组将不同波长的光分离聚焦到光轴的不同位置，当打到物面的光被反射回透镜后，最后耦合进光纤，并传递至外部处理器，外部处理器通过反射光的波长判断被测物体的表面的厚度、高度差等数据。本发明测量精度高、测量角度大且成本低。

Description

一种大角度光谱共焦测量镜头
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种大角度光谱共焦测量镜头。
背景技术
目前光谱共焦测量在精密检测领域得到越来越广泛的应用，根据测量精度、测量光斑的大小、量程及测量最大角度的不同有多种不同规格的镜头。
目前受曲面屏应用越来越广泛，检测此类曲面玻璃曲面轮廓需要应用到高精度、大检测角度等特点的光谱共焦测量镜头，而此类镜头比较少见，且成本高，研发应用出现瓶颈。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种大角度光谱共焦测量镜头，测量精度高、测量角度大且成本低。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种大角度光谱共焦测量镜头，包括由第一透镜组、光阑以及第二透镜组；所述第一透镜组、所述光阑以及所述第二透镜组从像方至物方依次排列设置；
所述第一透镜组的焦距为正，所述第二透镜组的焦距为正。
其中，所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第二透镜组的焦距设为f2，则2.55<F1/F2<3.83。
其中，所述第一透镜组包括从像方至物方依次排列设置第三透镜组以及第四透镜组；
所述第三透镜组的焦距为负，所述第四透镜组的焦距为正。
其中，所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第三透镜组的焦距设为f11，则-0.41<F11/F1<-0.62。
其中，所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第四透镜组的焦距设为f12，则0.62<F12/F1<0.94。
其中，所述第三透镜组包括从像方至物方依次排列设置第一透镜以及第二透镜，所述第四透镜组包括从像方至物方依次排列设置的第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜的焦距为负，所述第二透镜的焦距、所述第三透镜的焦距以及所述第四透镜的焦距均为正。
其中，所述第一透镜的焦距范围为-25.7mm至-21mm；所述第二透镜的焦距范围为39mm至48mm，所述第三透镜的焦距范围为310mm至370mm，所述第四透镜的焦距范围为185.5mm至228mm。
其中，所述第二透镜组包括从像方至物方依次排列设置第五透镜、第六透镜以及第七透镜，所述第五透镜的焦距、所述第六透镜的焦距以及所述第七透镜的焦距均为正。
其中，所述第五透镜的焦距范围为194.2mm至237.9mm；所述第六透镜的焦距范围为117.1mm至145.2mm，所述第七透镜的焦距范围为133.4mm至164mm。
其中，所述第七透镜的折射率大于1.9。
本发明的有益效果：本发明结构新颖、设计巧妙，在像方一侧设置用于收发的光纤，采用光源照射被测物体，光源依次经过第一透镜组以及第二透镜组进行色散处理，第一透镜组把输入的光源光线口径扩大并准直，以便镜头获得更长的工作距离以及测量角度；第二透镜组将不同波长的光分离聚焦到光轴的不同位置，当打到物面的光被反射回透镜后，最后耦合进光纤，并传递至外部处理器，外部处理器通过反射光的波长判断被测物体的表面的厚度、高度差等数据。本发明测量精度高、测量角度大且成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光路图。
图3未本发明的第二透镜组的结构示意图。
附图标记分别为：1、第一透镜组，2、光阑，3、第二透镜组；
11、第三透镜组，12、第四透镜组；
111、第一透镜，112、第二透镜，121、第三透镜、122、第四透镜；
301、第五透镜，302、第六透镜，303、第七透镜
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
一种大角度光谱共焦测量镜头，如图1-图3所示，包括由第一透镜组1、光阑2以及第二透镜组3；所述第一透镜组1、所述光阑2以及所述第二透镜组3从像方至物方依次排列设置；
所述第一透镜组1的焦距为正，所述第二透镜组3的焦距为正。
具体地，在像方一侧设置用于收发的光纤，采用光源照射被测物体，光源依次经过第一透镜组1以及第二透镜组3进行色散处理，当打到物面的光被反射回透镜后，最后耦合进光纤，并传递至外部处理器，外部处理器通过反射光的波长判断被测物体的表面的厚度、高度差等数据。本发明的中第一透镜组1把输入的光源光线口径扩大并准直准直，以便镜头获得更长的工作距离与测量角度；第二透镜组3将不同波长的光分离聚焦到光轴的不同位置。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第一透镜组1包括从像方至物方依次排列设置第三透镜组11以及第四透镜组12；
所述第三透镜组11的焦距为负，所述第四透镜组12的焦距为正。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第三透镜组11包括从像方至物方依次排列设置第一透镜111以及第二透镜112，所述第四透镜组12包括从像方至物方依次排列设置的第三透镜121以及第四透镜122，所述第一透镜111的焦距为负，所述第二透镜112的焦距、所述第三透镜121的焦距以及所述第四透镜122的焦距均为正。
具体地，第一透镜111的焦距为负，可以发散光线，使得第一透镜111/第三透镜121的整体结构紧凑，再依次通过第二透镜112、第三透镜121以及第四透镜122准直；第三透镜组11即采用反摄远型结构，可缩短镜头长度。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第二透镜组3包括从像方至物方依次排列设置第五透镜301、第六透镜302以及第七透镜303，所述第五透镜301的焦距、所述第六透镜302的焦距以及所述第七透镜303的焦距均为正。具体地，第二透镜组3采用齐明透镜结构，可以消除球差、慧差以及像散，同时增大物方数值孔径，增大镜头测量角度。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第一透镜组1的焦距设为f1，所述第二透镜组3的焦距设为f2，则2.55<F1/F2<3.83。
具体地，上述设置的测量精确度高，能够满足被测面倾角最大可达44.8度，工作测量距离最大可达20.4mm，光谱聚焦范围未1.8mm。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第一透镜组1的焦距设为f1，所述第三透镜组11的焦距设为f11，则-0.41<F11/F1<-0.62。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第一透镜组1的焦距设为f1，所述第四透镜组12的焦距设为f12，则0.62<F12/F1<0.94。
具体地，上述设置使得第一透镜组1的结构紧凑，且光线色散后准直的效果好。
本实例述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第一透镜111的焦距范围为-25.7mm至-21mm；所述第二透镜112的焦距范围为39mm至48mm，所述第三透镜121的焦距范围为310mm至370mm，所述第四透镜122的焦距范围为185.5mm至228mm。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第五透镜301的焦距范围为194.2mm至237.9mm；所述第六透镜302的焦距范围为117.1mm至145.2mm，所述第七透镜303的焦距范围为133.4mm至164mm。
本实例所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，所述第二透镜112以及所述第七透镜303的折射率大于1.9。
具体地，镜片折射率越大，越有利于系统球差的校正，从而使光线在物面的聚焦光斑越小，使得测量的结果更加精确。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：包括由第一透镜组、光阑以及第二透镜组；所述第一透镜组、所述光阑以及所述第二透镜组从像方至物方依次排列设置；
所述第一透镜组的焦距为正，所述第二透镜组的焦距为正。
2.根据权利要求1所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第二透镜组的焦距设为f2，则2.55<F1/F2<3.83。
3.根据权利要求1所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第一透镜组包括从像方至物方依次排列设置第三透镜组以及第四透镜组；
所述第三透镜组的焦距为负，所述第四透镜组的焦距为正。
4.根据权利要求3所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第三透镜组的焦距设为f11，则-0.41<F11/F1<-0.62。
5.根据权利要求3所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第一透镜组的焦距设为f1，所述第四透镜组的焦距设为f12，则0.62<F12/F1<0.94。
6.根据权利要求3所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第三透镜组包括从像方至物方依次排列设置第一透镜以及第二透镜，所述第四透镜组包括从像方至物方依次排列设置的第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜的焦距为负，所述第二透镜的焦距、所述第三透镜的焦距以及所述第四透镜的焦距均为正。
7.根据权利要求6所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第一透镜的焦距范围为-25.7mm至-21mm；所述第二透镜的焦距范围为39mm至48mm，所述第三透镜的焦距范围为310mm至370mm，所述第四透镜的焦距范围为185.5mm至228mm。
8.根据权利要求1所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第二透镜组包括从像方至物方依次排列设置第五透镜、第六透镜以及第七透镜，所述第五透镜的焦距、所述第六透镜的焦距以及所述第七透镜的焦距均为正。
9.根据权利要求8所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第五透镜的焦距范围为194.2mm至237.9mm；所述第六透镜的焦距范围为117.1mm至145.2mm，所述第七透镜的焦距范围为133.4mm至164mm。
10.根据权利要求8所述的一种大角度光谱共焦测量镜头，其特征在于：所述第七透镜的折射率大于1.9。
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