[发明专利]一种变倍远心镜头

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术，尤指一种变倍远心镜头，其共轭距固定不变，物方远心，适用于精密影像测量。

背景技术

电子等精密制造业领域广泛使用光学成像镜头检测产品质量。随着精密制造业的品质要求越来越高，精密检测行业呈现如下趋势：1、产品检测从抽检转向全检；2、离线检测转向在线检测；3、检测精度由0.01mm级别转向微米级；4、半自动测量转向一键自动测量。这就要求所使用的检测设备必须具有高效率，高准确性以及操作的方便性，势必对检测设备所使用的光学成像镜头要求变得极高。

现有技术中，用于产品测量的镜头主要有以下三类： 

其一，定倍的远心镜头，可以实现大视野检测，检测精度上也可以得到保证。但是当使用同一个测量系统进行测量不同大小物体的时候，就会出现问题，比如说测量一个比较小的物体，用户希望使用比较大的倍数来检测（大倍数对应较小的检测范围，同时精度会得到更好的保证），反之测量比较大的物体时又需要使用小倍数来检测（小倍数对应较大的检测范围，精度较大倍数差些，但还是可以保证）。但因为测量系统本身是不能变换倍数的，所以给用户带来了很大的不便。

其二，连续变倍镜头，镜头的检测视野较小，而且因为其光学系统并不是真正的远心系统，会造成被测物体在镜头景深范围内的不同位置测量时，测量值互相之间出现偏差；同时在同一个位置测量时测量值与标准值也很会存在偏差，使得检测精度受到很大的影响，不能达到微米级；

其三，几个倍数组合的远心镜头，可以变倍到固定的几个倍数，但是不能实现连续变倍，在某些程度上解决了以上两个类型镜头所遇到的问题，但是倍数非常有限，一般不超过4个固定倍数，在使用上还是面临很大的局限和不便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有的定倍远心镜头不能变换倍数、连续变倍镜头检测视野较小、以及几个倍数组合的远心镜头倍数变化非常有限的不足，推出一种变倍远心镜头。该镜头：1、共轭距固定不变、工作距离不因倍数的改变而改变；2、物方远心设计，从根本上解决在景深范围内出现测量偏差的问题；3、实现连续变倍，用户在使用时可以在最大和最小倍数间随意选择最合适的倍数，同时满足最合适的检测视野。

为此，本发明一种变倍远心镜头采用下述技术方案：

一种变倍远心镜头，从物面起到像面依次包括：具有正折射率光焦度的第一透镜组、具有正折射率光焦度的第二透镜组、具有负折射率光焦度的第三透镜组、具有正折射率光焦度的第四透镜组以及具有正折射率光焦度的第五透镜组；其中，第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组为固定设置，第二透镜组和第四透镜组为移动组，当变倍远心镜头从低倍向高倍变倍时，第二透镜组向第一透镜组靠近，第四透镜组向第三透镜组靠近；当所述变倍远心镜头从高倍向低倍变倍时，第二透镜组向第三透镜组靠近，第四透镜组向第五透镜组靠近。

对上述技术方案进行进一步阐述：

   上述的一种变倍远心镜头，还符合以下任意一条件式，或以下任意两条件式，或同时符合以下三条件式：

式一，0.2<D0/F1<0.5    

式二，1<D22/F22<5     

式三，1<|L4|/|L2|<4      

其中D0为物面到第一透镜组的第一透镜顶点的距离，F1为第一透镜组的焦距，|L2|、|L4|分别为第二透镜组、第四透镜组从低倍到高倍的最大移动量的绝对值，D22为第二透镜组的第一透镜靠近物面的一侧在各变倍位置到像面的距离， F22为第二透镜组至第五透镜组在各变倍位置的组合焦距。

第一透镜组包括从物面起至像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，第一透镜为一双凸透镜，第二透镜为凸面朝向物面的凸凹透镜，第三透镜为双凸透镜，第四透镜为双凹透镜，第三透镜靠近像面一侧的表面之曲率半径与第四透镜靠近物面一侧的表面之曲率半径相同，第三透镜与第四透镜胶合在一起构成胶合透镜。

第二透镜组包括从物面起至像面依次排列的第五透镜、第六透镜及第七透镜，第五透镜为凸面朝向物面的凸凹透镜，第六透镜为双凸透镜，第七透镜为双凸透镜，第五透镜靠近像面一侧的表面之曲率半径与第六透镜靠近物面一侧的表面之曲率半径相同，第五透镜与第六透镜胶合在一起构成胶合透镜。