[发明专利]一种用于双目立体视觉的大视场光学系统

说明书

本发明公开了一种用于双目立体视觉的大视场光学系统，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的窗口玻璃、第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、第二正透镜、孔径光阑、第三负透镜、第三正透镜以及第四负透镜；光学系统中将各透镜的光焦度设计为‘负‑负‑正‑正‑负‑正‑负’的组合形式，同时优化了各个透镜的折射率、曲率半径以及各透镜之间的距离，使得双目立体视觉的大视场光学系统的景深较大，即在300mm‑1500mm的全距离范围内均可清晰成像，并且无需使用移动调节机构，避免光学系统中存在运动部件，提高了系统的可靠性高。

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，具体涉及一种用于双目立体视觉的大视场光学系统。

背景技术

双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它是基于视察原理并利用成像设备从不同位置获取被测量物体的两幅图像，通过计算图像对应点的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合与制造现场的在线、非接触铲平检测和质量控制。特别的对于运动物体测量中，由于图像获取是瞬间完成的，因此双目立体视觉测量是一种更有效的测量方法。

目前的双目立体视觉系统，在进行300mm-1500mm距离范围成像时，需要采用移动调焦实现清晰成像，这种方式会带来以下缺陷：

1、调焦时，每次只能对一个特定距离范围内的目标清晰成像，无法同时对300mm-1500mm距离范围内所有目标清晰成像，例如当对350mm处的目标清晰时，随着成像距离的增加，目标清晰度下降，1500mm距离处的清晰度最差。

2、通过移动调焦这种方式，系统中不可避免的存在运动部件，会导致系统的可靠性降低。

发明内容

为了解决现有双目立体视觉系统通过移动调焦的方式无法实现对300mm-1500mm全距离范围内目标进行清晰成像，且移动调焦会带来系统可靠性差的问题，本发明提供了一种用于双目立体视觉的大视场光学系统。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种用于双目立体视觉的大视场光学系统，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的窗口玻璃、第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、第二正透镜、孔径光阑、第三负透镜、第三正透镜以及第四负透镜；

窗口玻璃的材料为SILICA，前后表面的曲率半径均为无穷大，厚度为3.8mm～4.2mm，其表面可镀光学系统所需谱段的带通滤光膜；

第一负透镜的材料折射率为1.7469，阿贝数为49～51，第一负透镜前表面曲率半径为34.7mm～35mm，后表面曲率分别为10.2mm～10.31mm，厚度为3mm；第一负透镜前表面与窗口玻璃的后表面之间的距离为2mm；

第二负透镜的材料折射率为1.7552，阿贝数为26.1～27.3，第二负透镜前表面曲率半径为15.7mm～15.98mm，后表面曲率半径为6.8mm～7.1mm，厚度为3mm；第二负透镜前表面与第一负透镜后表面之间的距离为2.8mm；

第一正透镜的材料折射率为1.67～1.682，阿贝数为32.17，第一正透镜前表面曲率半径为57.2mm～59mm，后表面曲率半径为：-37.1mm～-39mm，厚度为3mm；第一正透镜前表面与第二负透镜后表面之间的距离为3mm；

第二正透镜的材料折射率为1.51-1.52，阿贝数为64.2，第二正透镜前表面曲率半径为10.1mm～12mm，后表面曲率半径为-12.55mm～-14.33mm，厚度为2.97mm；第二正透镜前表面与第一正透镜后表面之间的距离为1mm，第二正透镜后表面与孔径光阑之间的距离为3.27mm；