一种远心光学系统和远心光学镜头技术方案

本发明专利技术公开了一种远心光学系统和远心光学镜头，由物侧至像侧沿所述远心光学系统的主光轴间隔设置有第一透镜组、液体透镜及第二透镜组，第一透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的M个透镜；液体透镜的驱动电压或驱动电流可调以调整所述远心光学系统的对焦位置；第二透镜组从物侧至像侧包括依次间隔设置的N个透镜；其中，M≥5，N≥5，M与N的数值相同或不同。本发明专利技术将原有固定工作距离对焦的远心镜头拓展为50mm范围内可调工作距离的对焦镜头，大大拓展了远心镜头的应用限制，使得视觉检测方案整体硬件成本和工作效率有了显著提升。体硬件成本和工作效率有了显著提升。体硬件成本和工作效率有了显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种远心光学系统和远心光学镜头


[0001]本专利技术涉及光学设备
，具体涉及一种远心光学系统和远心光学镜头。

技术介绍

[0002]随着机械智能化的不断发展，机械视觉检测在高精度尺寸测量、微小元器件识别、高精度瑕疵检测等领域都会用到远心镜头，远心镜头因其无视差、畸变小、分辨率高等优良的光学性能而被人们所关注。虽然远心镜头相对其它镜头有较大景深，但仍然无法满足人们的检测需求，在测试超大景深的样品时，只能采用移动相机内部镜片或整体移动相机的方式实现测试需求，但这种方案存在成本高、体积大、后续维护成本高、以及对焦效率低的问题。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种远心光学系统和远心光学镜头，以获得大景深远心光学系统或光学镜头，避免测试超大景深时，采用移动相机内部镜片或整体移动相机的方式实现测试需求造成的测试成本高、对焦效率低的问题。
[0004]为了实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种远心光学系统，由物侧至像侧沿远心光学系统的主光轴间隔设置有：
[0005]第一透镜组，从物侧到像侧包括依次间隔设置的M个透镜；
[0006]液体透镜，液体透镜的驱动电压或驱动电流可调以调整远心光学系统的对焦位置；
[0007]第二透镜组，从物侧至像侧包括依次间隔设置的N个透镜；其中，M≥5，N≥5，M和N的数值可以相同，也可以不同。
[0008]可选地，远心光学系统还包括光阑，光阑位于液体透镜与第二透镜组之间，且设置于液体透镜靠近第二透镜组的一侧。
[0009]可选地，第一透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；第二透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜。
[0010]可选地，第五透镜与光阑之间的光学间隔介于5.137mm～5.337mm之间；液体透镜与第六透镜之间的光学间隔介于3.246mm～3.546mm之间。
[0011]可选地，第一透镜与第二透镜之间的光学间隔介于13.681mm～14.481mm之间；第二透镜与第三透镜之间的光学间隔介于6.001mm～6.121mm之间；第三透镜与第四透镜之间的光学间隔介于11.126mm～11.186mm之间；第四透镜与第五透镜之间的光学间隔介于1.963mm～1.983mm之间。
[0012]可选地，第一透镜为双凸透镜，第二透镜为凸凹透镜，第三透镜为凸凹透镜，第四透镜为凸凹透镜，第五透镜为双凹透镜。
[0013]可选地，第一透镜和第二透镜均为氟冕玻璃透镜，第三透镜为重磷冕玻璃透镜，第
四透镜为镧冕玻璃透镜，第五透镜为重火石玻璃透镜。
[0014]可选地，第六透镜与第七透镜之间的光学间隔介于1.971mm～2.171mm之间；第七透镜与第八透镜之间的光学间隔介于13.245mm～13.845mm之间；第八透镜与第九透镜之间的光学间隔介于1.370mm～1.570mm之间；第九透镜与第十透镜之间的光学间隔介于11.264mm～11.324mm之间；第六透镜与远心光学系统的像面之间的光学间隔介于78.45mm～78.49mm之间。
[0015]可选地，第六透镜为凹凸透镜，第七透镜为凹凸透镜，第八透镜为凸凹透镜，第九透镜为双凸透镜，第十透镜为双凸透镜。
[0016]可选地，第六透镜为重钡火石玻璃透镜，第七透镜为冕玻璃透镜，第八透镜为重火石玻璃透镜，第九透镜为重镧火石玻璃透镜，第十透镜为重镧火石玻璃透镜。
[0017]可选地，远心光学系统的工作距离介于133mm～183mm。
[0018]可选地，在远心光学系统中，第一透镜组和第二透镜组内的各个透镜均为玻璃透镜。
[0019]可选地，液态透镜包括驱动电路组件，驱动电路组件用于向液态透镜上施加驱动电压或驱动电流。
[0020]可选地，远心光学系统的工作距离介于133mm～183mm之间。
[0021]本专利技术还提供一种远心光学镜头，包括上述方案中任一项的远心光学系统。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所述的远心光学系统和远心光学镜头至少具备如下有益效果：
[0023]本专利技术所述的远心光学系统由物侧至像侧沿所述远心光学系统的主光轴间隔设置有第一透镜组、液体透镜及第二透镜组。其中，第一透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的M个透镜；液体透镜的驱动电压或驱动电流可调以调整所述远心光学系统的对焦位置；第二透镜组从物侧至像侧包括依次间隔设置的N个透镜；其中，M≥5，N≥5，M和N的数值可以相同，也可以不同。由此，本专利技术利用液态透镜和远心光路的结合，通过液态透镜前后曲率的变量来实现工作距离的变量补偿，并通过控制位于液态镜头两侧的透镜个数、形状以及各透镜之间的间距，消除液态透镜在大景深状态下带来的曲率变化，消除像差，并将原有固定工作距离对焦的远心镜头拓展为50mm范围内可调工作距离的对焦镜头，大大拓展了远心镜头的应用限制，使得视觉检测方案整体硬件成本和工作效率有了显著提升。
[0024]进一步地，本专利技术可以通过控制液态透镜驱动电压来实时调整整个远心光学系统的对焦位置，完成不同工作距离下快速对焦的目的；由于采用液态透镜实现对焦，在对焦过程中镜片没有位移，稳定性更好、对焦速度更快；
[0025]此外，本专利技术的远心光学系统及远心镜头不用设置驱动电机，不仅整体体积更小，结构更紧凑，而且成本更低。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中所述的远心光学系统的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中的工作距离为133mm的远心光学系统的场曲(Field Curvature)图，其中实线分别对应波段为465nm、470nm和475nm的弧矢曲线，横坐标是毫米，纵坐标对应远心光学系统的(半)视场区间Y+；
[0028]图3为本专利技术实施例中的工作距离为133mm的远心光学系统的畸变(Distortion)图，其中实线分别对应波段为465nm、470nm和475nm的弧矢曲线，横坐标是毫米，纵坐标对应远心光学系统的(半)视场区间Y+；
[0029]图4为本专利技术实施例中的工作距离为133mm的远心光学系统的傅里叶变换的调制传递函数(OTF)图，其中横坐标为空间频率，纵坐标为光学传递函数模数(Modulus of the OTF)，实线代表子午(Tangential)曲线，虚线代表弧矢(Sagittal)曲线；
[0030]图5为本专利技术实施例中的工作距离为133mm的远心光学系统的像面相对照度图，其中，横坐标为(半)视场区间，纵坐标为相对照度(Relative Illumination)；
[0031]图6为本专利技术实施例中的工作距离为133mm的远心光学系统在波长为465nm、470nm和475nm时弥散圆图；
[0032]图7为本专利技术实施例中工作距离为150mm的远心光学系统的场曲(Field Curvature)图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远心光学系统，其特征在于，由物侧至像侧沿所述远心光学系统的主光轴间隔设置有：第一透镜组，从物侧到像侧包括依次间隔设置的M个透镜；液体透镜，所述液体透镜的驱动电压或驱动电流可调以调整所述远心光学系统的对焦位置；第二透镜组，从物侧至像侧包括依次间隔设置的N个透镜；其中，M≥5，N≥5，M与N的数值相同或不同。2.根据权利要求1所述的远心光学系统，其特征在于，所述远心光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述液体透镜与所述第二透镜组之间，且设置于所述液体透镜靠近所述第二透镜组的一侧。3.根据权利要求2所述的远心光学系统，其特征在于，所述第一透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；所述第二透镜组从物侧到像侧包括依次间隔设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜。4.根据权利要求3所述的远心光学系统，其特征在于，所述第五透镜与所述光阑之间的光学间隔介于5.137mm～5.337mm之间；所述液体透镜与所述第六透镜之间的光学间隔介于3.246mm～3.546mm之间。5.根据权利要求3所述的远心光学系统，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜之间的光学间隔介于13.681mm～14.481mm之间；所述第二透镜与所述第三透镜之间的光学间隔介于6.001mm～6.121mm之间；所述第三透镜与所述第四透镜之间的光学间隔介于11.126mm～11.186mm之间；所述第四透镜与所述第五透镜之间的光学间隔介于1.963mm～1.983mm之间。6.根据权利要求3所述的远心光学系统，其特征在于，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为凸凹透镜，第三透镜为凸凹透镜，第四透镜为凸凹透镜，第五透镜为双凹透镜。7.根据权利要求3所述的远心光学系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小兴，邱承彬，
申请(专利权)人：上海酷聚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：