為滿足機(jī)器視覺系統(tǒng)對可變倍雙遠(yuǎn)心系統(tǒng)的需求,設(shè)計(jì)了一款可實(shí)現(xiàn)連續(xù)變倍的雙遠(yuǎn)心鏡頭。該系統(tǒng)的放大倍率為-0.50×至-0.20×,物方視場可觀測的直徑范圍為22～55mm,可滿足低畸變(各倍率段均小于0.1%)、高分辨率(77.5lp/mm處均大于0.30)、高遠(yuǎn)心度(各倍率段均小于0.1°)等設(shè)計(jì)要求,在使用過程中同時(shí)具有對物面、像面位移不敏感和可連續(xù)變倍檢測的優(yōu)點(diǎn)。重點(diǎn)介紹兩種求解變倍凸輪曲線的方法,并進(jìn)行相互驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明了凸輪曲線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,這對變倍系統(tǒng)的后期生產(chǎn)加工具有重要作用。

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【部分圖文】：

圖1系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)計(jì)系統(tǒng)為連續(xù)變倍系統(tǒng)，在變倍范圍內(nèi)選取3個(gè)放大倍率（-0.20×、-0.33×和-0.50×）進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先優(yōu)化中間倍率段，再使用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax的多重結(jié)構(gòu)功能將-0.20×與-0.50×的倍率加入系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。軟件中多重結(jié)構(gòu)的設(shè)置參數(shù)如表3所示。APER為設(shè)....

圖2光學(xué)系統(tǒng)外形圖

調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）曲線圖可反映鏡頭在不同頻率下傳遞物方信息的能力。優(yōu)化后雙遠(yuǎn)心系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線如圖3～5所示。奈奎斯特頻率為由（2）式可知適配的CMOS的單像元尺寸大小為6.45μm，由（4）式計(jì)算得到系統(tǒng)的奈奎斯特頻率為77.5lp/mm。

圖3-0.20×?xí)r的MTF和畸變曲線。

遠(yuǎn)心系統(tǒng)通常被應(yīng)用于精密測量領(lǐng)域，鏡頭畸變是造成測量誤差的重要原因之一，它不影響系統(tǒng)成像的清晰度，但會使物體成像發(fā)生變形[8]。因此必須將畸變限制在一定范圍內(nèi)，由圖3～5可以看到該系統(tǒng)在所選擇的3個(gè)結(jié)構(gòu)處的畸變均小于0.1%，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。圖4-0.33×?xí)r的MTF和畸變曲線。

圖4-0.33×?xí)r的MTF和畸變曲線。

圖3-0.20×?xí)r的MTF和畸變曲線。圖5-0.50×?xí)r的MTF和畸變曲線。

本文編號：3921848