一種用于工業3d掃描系統的高分辨率投影鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種投影鏡頭，特別涉及一種用于工業3D掃描系統的高分辨率投影 鏡頭。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，隨著IT技術的快速發展，3D掃描技術已經廣泛應用于醫療、航天航空、 特效制作、文物保護等領域。因為3D掃描系統是利用光柵投影裝置投影數幅特定編碼的結 構光到待測物體上，根據成一定夾角的兩個相機同步采得相應圖像通過投影鏡頭產生圖像 信號，再進行后續圖像處理，生成待測物體的三維模型，因此投影鏡頭采集的圖像信號質量 對最終模型的建立有著決定性作用。
[0003] 為了適應3D掃描系統的發展需求，投影鏡頭需保證整個光學系統具有良好的成 像質量，才能提高3D掃描儀的掃描精度。現有的投影鏡頭一般都使用九片或九片以上的透 鏡，使得鏡頭結構比較復雜，或者采用非球面技術來達到結構簡單高成像質量的目的，但由 于非球面透鏡加工和檢測難度大，一定程度上也增加了整個鏡頭的成本和工藝復雜性。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種用于工業3D掃描系統的高分辨率投影鏡頭，該投影 鏡頭結構簡單，像質高，制造成本低，易加工。
[0005] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種用于工業3D掃描系統的高分辨率投 影鏡頭，主要由光學透鏡組、可變光闌組件、棱鏡和芯片組成，所述光學透鏡組從物方到像 方依次設有具有正光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有負光焦度的第三透 鏡、具有負光焦度的第四透鏡、具有負光焦度的第五透鏡和具有正光焦度的第六透鏡組成 的膠合透鏡、具有正光焦度的第七透鏡、具有正光焦度的第八透鏡，所述可變光闌組件設于 所述第四透鏡和所述第五透鏡之間，所述棱鏡設于所述第八透鏡和所述芯片之間。
[0006] 進一步的，所述第一透鏡為雙凸透鏡，所述第二透鏡為凹面朝向像面的彎月形正 透鏡，所述第三透鏡為凹面朝向像面的彎月形負透鏡，所述第四透鏡為凹面朝向像面的彎 月形負透鏡，所述第五透鏡為雙凹透鏡，所述第六透鏡為雙凸透鏡，所述第七透鏡為雙凸透 鏡，所述第八透鏡為雙凸透鏡。
[0007] 進一步的，所述第一透鏡和第二透鏡之間的空氣間隔介于0. 1mm和1mm之間，所述 第二透鏡和第三透鏡之間的空氣間隔介于0. 5mm和1. 5mm之間，所述第三透鏡和第四透鏡 之間的空氣間隔介于2_和4_之間，所述第四透鏡和可變光闌組件之間的空氣間隔介于 7mm和9mm之間，所述可變光闌組件和第五透鏡之間的空氣間隔介于2mm和4mm之間，所述 第六透鏡和第七透鏡之間的空氣間隔介于12_和14_之間，所述第七透鏡和第八透鏡之 間的空氣間隔介于4mm和6mm之間，所述第八透鏡和棱鏡之間的空氣間隔介于6mm和8_ 之間。
[0008] 進一步的，所述第一透鏡的焦距介于35mm和45mm之間，所述第二透鏡的焦距介于 25mm和35mm之間，所述第三透鏡的焦距介于-5mm和-15mm之間，所述第四透鏡的焦距介 于-25mm和-35mm之間，所述膠合透鏡的焦距介于35mm和45mm之間，所述第七透鏡的焦距 介于55mm和75mm之間，所述第八透鏡的焦距介于45mm和55mm之間。
[0009] 進一步的，所述第一透鏡的折射率介于1. 75和1. 85之間，所述第二透鏡的折射率 介于1. 75和1. 85之間，所述第三透鏡的折射率介于1. 55和1. 65之間，所述第四透鏡的折 射率介于1. 75和1. 85之間，所述第五透鏡的折射率介于1. 75和1. 85之間，所述第六透鏡 的折射率介于1. 45和1. 55之間，所述第七透鏡的折射率介于1. 45和1. 55之間，所述第八 透鏡的折射率介于1. 55和1. 65之間。
[0010] 進一步的，所述芯片為0. 3英寸DMD-DLP3010芯片，分辨率為WXGA1280*720。
[0011] 進一步的，所述投影鏡頭的有效焦距為27. 5mm，相對數值孔徑F/2. 2,最大口徑小 于23mm，光學總長為第一透鏡到第八透鏡的距離58. 43mm。
[0012] 本發明的有益效果是提供了一種適用于工業3D掃描系統的高分辨率投影鏡頭， 該投影鏡頭采用八片球面透鏡，具有結構簡單，像質高，制造成本低，易加工，低畸變，高分 辨率，像方遠心等特點。
[0013] 下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明實施例的投影鏡頭的光學結構圖。
[0015] 圖2是圖1中光學鏡頭半像高為0、0. 5mm、2. lmm、3. lmm、4. 4mm各視場在芯片上的 光線點列圖。
[0016] 圖3是圖1中光學鏡頭的各視場芯片面上的傳遞函數MTF曲線圖。
[0017] 圖4是圖1中光學鏡頭的場曲和畸變圖。
[0018] 圖5是圖1中光學鏡頭的垂軸色差圖。
[0019] 圖6是圖1中光學鏡頭的軸向色差圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發明用于工業3D掃描系統的高分辨率投影鏡頭，如圖1所示，主要由光學透鏡 組、可變光闌組件10、棱鏡9和芯片11組成，光學透鏡組從物方到像方依次設有具有正光焦 度的第一透鏡1、具有負光焦度的第二透鏡2、具有負光焦度的第三透鏡3、具有負光焦度的 第四透鏡4、具有負光焦度的第五透鏡5和具有正光焦度的第六透鏡6組成的膠合透鏡、具 有正光焦度的第七透鏡7、具有正光焦度的第八透鏡8,可變光闌組件10設于第四透鏡4和 第五透鏡5之間，棱鏡9設于第八透鏡8和芯片11之間。
[0021] 其中，第一透鏡1為雙凸透鏡，第二透鏡2為凹面朝向像面的彎月形正透鏡，第三 透鏡3為凹面朝向像面的彎月形負透鏡，第四透鏡4為凹面朝向像面的彎月形負透鏡，第五 透鏡5為雙凹透鏡，第六透鏡6為雙凸透鏡，第七透鏡7為雙凸透鏡，第八透鏡8為雙凸透 鏡。
[0022] 第一透鏡1和第二透鏡2之間的空氣間隔介于0. 1mm和1mm之間，第二透鏡2和第 三透鏡3之間的空氣間隔介于0. 5mm和1. 5mm之間，第三透鏡3和第四透鏡4之間的空氣 間隔介于2mm和4mm之間，第四透鏡4和可變光闌組件10之間的空氣間隔介于7mm和9_ 之間，可變光闌組件10和第五透鏡5之間的空氣間隔介于2mm和4mm之間，第六透鏡6和 第七透鏡7之間的空氣間隔介于12_和14_之間，第七透鏡7和第八透鏡8之間的空氣 間隔介于4mm和6mm之間，第八透鏡8和棱鏡9之間的空氣間隔介于6mm和8mm之間。在 本實施例中，第一透鏡1和第二透鏡2之間的空氣間隔為0. 1_，第二透鏡2和第三透鏡3 之間的空氣間隔為0. 927mm，第三透鏡3和第四透鏡4之間的空氣間隔為2. 191mm，第四透 鏡4和和第五透鏡5之間的空氣間隔為11. 701mm，第六透鏡6和第七透鏡7之間的空氣間 隔為13. 058mm，第七透鏡7和第八透鏡8之間的空氣間隔為5. 873mm，第八透鏡8和棱鏡9 之間的空氣間隔為7. 423mm。
[0023] 第一透鏡1的焦距介于35mm和45mm之間，第二透