可连续变倍双远心系统设计及其凸轮曲线分析

发布时间：2024-03-08 02:06

　　为满足机器视觉系统对可变倍双远心系统的需求,设计了一款可实现连续变倍的双远心镜头。该系统的放大倍率为-0.50×至-0.20×,物方视场可观测的直径范围为22～55mm,可满足低畸变(各倍率段均小于0.1%)、高分辨率(77.5lp/mm处均大于0.30)、高远心度(各倍率段均小于0.1°)等设计要求,在使用过程中同时具有对物面、像面位移不敏感和可连续变倍检测的优点。重点介绍两种求解变倍凸轮曲线的方法,并进行相互验证,验证结果表明了凸轮曲线数据的准确性,这对变倍系统的后期生产加工具有重要作用。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1系统初始结构示意图

设计系统为连续变倍系统，在变倍范围内选取3个放大倍率（-0.20×、-0.33×和-0.50×）进行优化。根据经验，先优化中间倍率段，再使用光学设计软件Zemax的多重结构功能将-0.20×与-0.50×的倍率加入系统同时进行优化。软件中多重结构的设置参数如表3所示。APER为设....

图2光学系统外形图

调制传递函数（MTF）曲线图可反映镜头在不同频率下传递物方信息的能力。优化后双远心系统的调制传递函数曲线如图3～5所示。奈奎斯特频率为由（2）式可知适配的CMOS的单像元尺寸大小为6.45μm，由（4）式计算得到系统的奈奎斯特频率为77.5lp/mm。

图3-0.20×时的MTF和畸变曲线。

远心系统通常被应用于精密测量领域，镜头畸变是造成测量误差的重要原因之一，它不影响系统成像的清晰度，但会使物体成像发生变形[8]。因此必须将畸变限制在一定范围内，由图3～5可以看到该系统在所选择的3个结构处的畸变均小于0.1%，符合设计指标。图4-0.33×时的MTF和畸变曲线。

图4-0.33×时的MTF和畸变曲线。

图3-0.20×时的MTF和畸变曲线。图5-0.50×时的MTF和畸变曲线。

本文编号：3921848