[发明专利]一种用于工业3D扫描系统的高分辨率投影镜头

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影镜头，特别涉及一种用于工业3D扫描系统的高分辨率投影镜头。

背景技术

近几年来，随着IT技术的快速发展，3D扫描技术已经广泛应用于医疗、航天航空、特效制作、文物保护等领域。因为3D扫描系统是利用光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体上，根据成一定夹角的两个相机同步采得相应图像通过投影镜头产生图像信号，再进行后续图像处理，生成待测物体的三维模型，因此投影镜头采集的图像信号质量对最终模型的建立有着决定性作用。

为了适应3D扫描系统的发展需求，投影镜头需保证整个光学系统具有良好的成像质量，才能提高3D扫描仪的扫描精度。现有的投影镜头一般都使用九片或九片以上的透镜，使得镜头结构比较复杂，或者采用非球面技术来达到结构简单高成像质量的目的，但由于非球面透镜加工和检测难度大，一定程度上也增加了整个镜头的成本和工艺复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于工业3D扫描系统的高分辨率投影镜头，该投影镜头结构简单，像质高，制造成本低，易加工。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于工业3D扫描系统的高分辨率投影镜头，主要由光学透镜组、可变光阑组件、棱镜和芯片组成，所述光学透镜组从物方到像方依次设有具有正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜和具有正光焦度的第六透镜组成的胶合透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜，所述可变光阑组件设于所述第四透镜和所述第五透镜之间，所述棱镜设于所述第八透镜和所述芯片之间。

进一步的，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为凹面朝向像面的弯月形正透镜，所述第三透镜为凹面朝向像面的弯月形负透镜，所述第四透镜为凹面朝向像面的弯月形负透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为双凸透镜。

进一步的，所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔介于0.1mm和1mm之间，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔介于0.5mm和1.5mm之间，所述第三透镜和第四透镜之间的空气间隔介于2mm和4mm之间，所述第四透镜和可变光阑组件之间的空气间隔介于7mm和9mm之间，所述可变光阑组件和第五透镜之间的空气间隔介于2mm和4mm之间，所述第六透镜和第七透镜之间的空气间隔介于12mm和14mm之间，所述第七透镜和第八透镜之间的空气间隔介于4mm和6mm之间，所述第八透镜和棱镜之间的空气间隔介于6mm和8mm之间。

进一步的，所述第一透镜的焦距介于35mm和45mm之间，所述第二透镜的焦距介于25mm和35mm之间，所述第三透镜的焦距介于-5mm和-15mm之间，所述第四透镜的焦距介于-25mm和-35mm之间，所述胶合透镜的焦距介于35mm和45mm之间，所述第七透镜的焦距介于55mm和75mm之间，所述第八透镜的焦距介于45mm和55mm之间。

进一步的，所述第一透镜的折射率介于1.75和1.85之间，所述第二透镜的折射率介于1.75和1.85之间，所述第三透镜的折射率介于1.55和1.65之间，所述第四透镜的折射率介于1.75和1.85之间，所述第五透镜的折射率介于1.75和1.85之间，所述第六透镜的折射率介于1.45和1.55之间，所述第七透镜的折射率介于1.45和1.55之间，所述第八透镜的折射率介于1.55和1.65之间。

进一步的，所述芯片为0.3英寸DMD-DLP3010芯片，分辨率为WXGA1280*720。

进一步的，所述投影镜头的有效焦距为27.5mm，相对数值孔径F/2.2，最大口径小于23mm，光学总长为第一透镜到第八透镜的距离58.43mm。

本发明的有益效果是提供了一种适用于工业3D扫描系统的高分辨率投影镜头，该投影镜头采用八片球面透镜，具有结构简单，像质高，制造成本低，易加工，低畸变，高分辨率，像方远心等特点。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的投影镜头的光学结构图。

图2是图1中光学镜头半像高为0、0.5mm、2.1mm、3.1mm、4.4mm各视场在芯片上的光线点列图。

图3是图1中光学镜头的各视场芯片面上的传递函数MTF曲线图。

图4是图1中光学镜头的场曲和畸变图。

图5是图1中光学镜头的垂轴色差图。