[发明专利]可变焦距成像系统

说明书

一种可变焦距(VFL)成像系统，包括：相机系统；第一高速可变焦距(VFL)透镜；第二高速可变焦距(VFL)透镜；第一中继透镜，包括第一中继焦距；第二中继透镜，包括第二中继焦距；以及透镜控制器。所述第一中继透镜和所述第二中继透镜沿着所述VFL成像系统的光轴相对于彼此间隔达等于所述第一中继焦距和所述第二中继焦距之和的距离。所述第一高速VFL透镜和所述第二高速VFL透镜在位于距所述第一中继透镜等于所述第一中继焦距的距离处的中间平面的相对侧上沿着所述光轴相对于彼此间隔。所述透镜控制器被配置为：提供所述第一高速VFL透镜的光功率和所述第二高速VFL透镜的光功率的同步周期性调制。

技术领域

本公开涉及可以包含在机器视觉检验系统和显微镜中的成像系统。

背景技术

可以在精准无接触度量系统(例如精准机器视觉检验系统(或简称“视觉系统”))中利用可调整放大率光学系统。这些视觉系统可以受利用以获得物体的精确尺寸测量并且检验各种其它物体特性，并且可以包括计算机、相机和光学系统以及移动以允许工件横穿和检验的精准级。表征为通用“离线”精准视觉系统的一个示例性现有技术系统是QUICK系列的基于PC的视觉系统以及可得自位于伊利诺伊州Aurora的MitutoyoAmerica Corporation(MAC)的软件。QUICK系列的视觉系统和软件的特征和操作通常描述于例如2003年1月公开的QVPAK 3D CNC VisionMeasuring Machine User’s Guide以及1996年9月公开的QVPAK 3D CNC VisionMeasuring Machine Operation Guide中，其据此通过其完整引用合并到此。这种类型的系统使用显微镜类型光学系统并且移动级从而按各种放大率提供小工件或相对大工件的检验图像。

通用精准机器视觉检验系统通常是可编程的，以提供自动化视频检验。这些系统典型地包括GUI特征和预定图像分析“视频工具”，从而“非专家”操作者可以执行操作和编程。例如，通过其完整引用合并到此的美国专利No.6,542,180教导一种使用包括使用各种视频工具的自动化视频检验的视觉系统。

在各种应用中，期望执行高速自动聚焦、扩展的聚焦深度和/或其它操作，以促进对于固定检验系统或非停止移动检验系统中的高吞吐量的高速测量。传统机器视觉检验系统中的自动聚焦和其它要求聚焦的操作的速度受限于相机通过Z高度位置的范围的运动。需要改进的自动聚焦和/或其它操作，其利用收集聚焦距离的范围的图像(例如用于测量Z高度位置的图像堆叠)的替选方法，并且其尤其可按不同的放大率等级操作，而不危及聚焦的范围、图像质量和/或图像的尺寸精度。光学组件中的球面像差可能使得这些操作的性能降级。因此需要一种在成像系统的光学组件中提供减少的球面像差的成像系统。

发明内容

提供本发明内容以通过简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容并非意图标识所要求的主题内容的关键特征，也非意图用于协助确定所要求的主题内容的范围。

提供一种可变焦距(VFL)成像系统。所述VFL成像系统包括：相机系统；第一高速可变焦距(VFL)透镜；第二高速可变焦距(VFL)透镜；第一中继透镜，包括第一中继焦距；第二中继透镜，包括第二中继焦距；以及透镜控制器。所述第一中继透镜和所述第二中继透镜沿着所述VFL成像系统的光轴相对于彼此间隔达等于所述第一中继焦距和所述第二中继焦距之和的距离。所述第一高速VFL透镜和所述第二高速VFL透镜在位于距所述第一中继透镜等于所述第一中继焦距的距离处的中间平面的相对侧上沿着所述光轴相对于彼此间隔。所述透镜控制器被配置为：提供所述第一高速VFL透镜的光功率和所述第二高速VFL透镜的光功率的同步周期性调制。

附图说明

图1是示出通用精准机器视觉检验系统的各种典型组件的示图；

图2是与图1相似的并且包括在此所公开的特征的机器视觉检验系统的控制系统部分和视觉组件部分的框图；