光学成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光学成像系统，包括：沿光轴从物侧至像侧的方向依次排列的具有正光焦度的第一透镜群(G1)、具有正光焦度的第二透镜群(G2)、具有负光焦度的第三透镜群(G3)、第四透镜群(G4)和具有正光焦度的第五透镜群(G5)，位于所述第三透镜群(G3)和所述第四透镜群(G4)之间的孔径光阑(STO)，所述第四透镜群(G4)具有负光焦度，在变倍过程中，所述第二透镜群(G2)和所述第五透镜群(G5)固定设置，所述第三透镜群(G3)和所述第四透镜群(G4)沿光轴同步移动以用于实现变倍，所述第一透镜群(G1)沿光轴移动以用于实现对焦。本发明专利技术具有低畸变、高远心度、高扩展、高分辨率、高光轴稳定性及高低温无需重新对焦的成像性能。及高低温无需重新对焦的成像性能。及高低温无需重新对焦的成像性能。

【技术实现步骤摘要】
光学成像系统


[0001]本专利技术涉及由光学元件组成的光学成像系统


技术介绍

[0002]工业镜头是机器视觉领域非常重要的光学元件，传统的工业镜头由于不同物距时放大倍率不同，存在较大的透视差，难以满足高精度的测量需求。而远心镜头可以消除这种由于物距不同而引起的透视差，在一定物距范围内，图像放大倍率保持不变。
[0003]但是，随着工业的不断发展，精密检测的精度逐渐提高，对准确性以及操作上的方便性也日益增加。在面对这些要求时，现有的远心镜头存在以下不足：
[0004](1)现有的双远心镜头大都测量范围有限，物像放大倍率不高，并且镜头性能容易受到温度等环境因素的影响。
[0005](2)对于定倍的远心镜头，检测视野单一，只能检测特定尺寸的工件，当应用需求变化时，需要更换不同倍率的远心镜头，并重新矫正，工序繁琐，使得企业成本增高，并造成资源浪费。
[0006]为解决上述问题，市面上开始出现了变倍的远心镜头，但大多数都为物方远心，即在变倍过程中仅保证了物方的远心特性，像方不具备远心特性，这就可能导致成像传感器的位置偏移为测量结果带来误差。为解决上述不足，对于可连续变倍，高远心的双远心系统的研发就十分重要。

技术实现思路

[0007]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种低畸变、高远心度、高扩展(最大放大率3.15X和最小放大率0.315X之间的比率)、高分辨率、高光轴稳定性及高低温无需重新对焦的光学成像系统。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种光学成像系统，包括：沿光轴从物侧至像侧的方向依次排列的具有正光焦度的第一透镜群、具有正光焦度的第二透镜群、具有负光焦度的第三透镜群、第四透镜群和具有正光焦度的第五透镜群，位于所述第三透镜群和所述第四透镜群之间的孔径光阑，所述第四透镜群具有负光焦度，在变倍过程中，所述第二透镜群和所述第五透镜群固定设置，所述第三透镜群和所述第四透镜群沿光轴同步移动以用于实现变倍，所述第一透镜群沿光轴移动以用于实现对焦。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述第一透镜群和所述第二透镜群之间设有半透半反分光装置，并在所述半透半反分光装置的上方设置光源发射器。
[0010]根据本专利技术的方案，光学成像系统采用“一补偿、两固定和两变倍”五群架构的光学结构，实现低倍到高倍的10倍扩展(放大率比值)，即最大放大率3.15X和最小放大率0.315X之间的比率，同时结合正负透镜和胶合镜的搭配使用，校正系统的像差、畸变和远心度，减小公差敏感度，保证画面均匀度的同时实现较高的画面色彩还原性，具有低畸变、高远心度、高分辨率、高光轴稳定性及高低温无需重新对焦的连续变倍成像性能。
[0011]根据本专利技术的一个方案，光学成像系统在低倍时的第三透镜群最后一个面与第四透镜群第一个面的中心距离d
34t
、光学成像系统在高倍时的第三透镜群最后一个面与第四透镜群第一个面的中心距离d
34w
和第三透镜群的焦距f3满足如下条件：0.4≤|(d
34t
‑
d
34w
)/f3|≤1.3，可以有效地减小第三透镜群和第四透镜群之间产生的像差，同时也可以减小系统的畸变以及远心度。
[0012]根据本专利技术的一个方案，第三透镜群的焦距f3和第四透镜群的焦距f4满足如下条件：0.9≤|f3|/|f4|≤2，可以提升该光学成像系统低倍的解像力，同时可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可使系统保持良好解像性能。
[0013]根据本专利技术的一个方案，第一透镜群中至少一枚正光焦度的透镜的折射率ND
(Lk)
和阿贝数VD
(Lk)
分别满足如下条件：1.4≤ND
(Lk)
≤1.65；60≤VD
(Lk)
≤95。第五透镜群中至少一枚正光焦度的透镜的折射率ND
(Lh)
和阿贝数VD
(Lh)
分别满足如下条件：1.4≤ND
(Lh)
≤1.65；60≤VD
(Lh)
≤95，可以更有效地校正第三透镜群与第四透镜群的色差和畸变，从而提高光学成像系统的成像质量。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1A、图1B分别示意性表示本专利技术实施例1中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0016]图1C、图1D分别示意性表示本专利技术实施例1中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0017]图1E、图1F分别示意性表示本专利技术实施例1中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0018]图2A、图2B分别示意性表示本专利技术实施例2中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0019]图2C、图2D分别示意性表示本专利技术实施例2中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0020]图2E、图2F分别示意性表示本专利技术实施例2中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0021]图3A、图3B分别示意性表示本专利技术实施例3中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0022]图3C、图3D分别示意性表示本专利技术实施例3中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0023]图3E、图3F分别示意性表示本专利技术实施例3中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0024]图4A、图4B分别示意性表示本专利技术实施例4中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0025]图4C、图4D分别示意性表示本专利技术实施例4中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0026]图4E、图4F分别示意性表示本专利技术实施例4中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0027]图5A、图5B分别示意性表示本专利技术实施例5中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0028]图5C、图5D分别示意性表示本专利技术实施例5中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0029]图5E、图5F分别示意性表示本专利技术实施例5中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0030]图6A、图6B分别示意性表示本专利技术实施例6中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0031]图6C、图6D分别示意性表示本专利技术实施例6中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0032]图6E、图6F分别示意性表示本专利技术实施例6中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
[0033]图7A、图7B分别示意性表示本专利技术实施例7中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
[0034]图7C、图7D分别示意性表示本专利技术实施例7中低倍的光学成像系统的倍率色差图和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统，包括：沿光轴从物侧至像侧的方向依次排列的具有正光焦度的第一透镜群(G1)、具有正光焦度的第二透镜群(G2)、具有负光焦度的第三透镜群(G3)、第四透镜群(G4)和具有正光焦度的第五透镜群(G5)，其特征在于，位于所述第三透镜群(G3)和所述第四透镜群(G4)之间的孔径光阑(STO)，所述第四透镜群(G4)具有负光焦度，在变倍过程中，所述第二透镜群(G2)和所述第五透镜群(G5)固定设置，所述第三透镜群(G3)和所述第四透镜群(G4)沿光轴同步移动以用于实现变倍，所述第一透镜群(G1)沿光轴移动以用于实现对焦。2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜群(G3)和所述第四透镜群(G4)以共同的驱动装置实现同步移动。3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，沿光轴从物侧至像侧的方向，所述第一透镜群(G1)依次包括第一透镜(L1)、第二透镜(L2)和第三透镜(L3)，其中，至少有一枚透镜具有正光焦度，至少有一枚透镜具有负光焦度，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)和所述第三透镜(L3)中相邻的两枚透镜或三枚透镜胶合组成一个胶合镜组。4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜群(G2)包括具有正光焦度的第四透镜(L4)，所述第四透镜(L4)为凸凹透镜或凸凸透镜。5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，沿光轴从物侧至像侧的方向，所述第三透镜群(G3)依次包括具有正光焦度的第五透镜(L5)和具有负光焦度的第六透镜(L6)，所述第五透镜(L5)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：周静，应永茂，
申请(专利权)人：舜宇光学中山有限公司，
类型：发明
国别省市：