一种超大像面高像素长焦光学系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超大像面高像素长焦光学系统及其成像方法，包括：沿光线射入方向依次设置的前镜片组、光阑以及后镜片组，所述光阑与前镜片组和后镜片组之间均具有调节间距，所述前镜片组和后镜片呈近似对称，组成复合型双高斯系统。本发明专利技术设置十二枚光学透镜，前镜片组和后镜片组呈近似对称的形式组成复合型双高斯系统结构，可以控制光学像差，如球差、色差和畸变，提高成像质量和光学性能，通过光焦度的合理分配，像面直径可达66.7mm，采用浮动光学设计，通过改变透镜组的位置，可以调整光线的聚焦点，可以兼容1.2M至2.0M物距，并且在该范围的成像像质均能保持较高的一致性。该范围的成像像质均能保持较高的一致性。该范围的成像像质均能保持较高的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种超大像面高像素长焦光学系统及其成像方法


[0001]本专利技术涉及镜头
，具体是一种超大像面高像素长焦光学系统及其成像方法。

技术介绍

[0002]随着工业自动化快速发展，机器视觉被广泛应用于生产制造、质量检测、物流、医学、科学研究等领域，而机器视觉镜头作为自动化机器的重要组成部分，一般用于在固定位置监控、检测特定范围内的目标，这要求镜头有占用空间小、像面大、畸变低、像质高等特点。此外，传统机器视觉镜头采用的整组对焦方式很难满足较大范围的工作距要求：在工作距远离最佳工作位置时候，边缘像质下降明显，同时，由于长焦镜头移动量较大，所以在近工作距离时在镜头后端还需额外增加隔圈来保证对焦范围。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种超大像面高像素长焦光学系统及其成像方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超大像面高像素长焦光学系统，所述光学系统包括：
[0005]沿光线射入方向依次设置的前镜片组、光阑以及后镜片组，所述光阑与前镜片组和后镜片组之间均具有调节间距，所述前镜片组和后镜片呈近似对称，组成复合型双高斯系统，所述前镜片组包括依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述后镜片组包括依次设置的第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，所述第四透镜、第五透镜和第六透镜与第七透镜、第八透镜和第九透镜组成双高斯光学系统，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜与第十透镜、第十一透镜和第十二透镜组成增强型双高斯光学系统；
[0006]调节模块，用于调节前镜片组和/或后镜片组与光阑之间的距离。
[0007]进一步的，第二透镜和第三透镜组成胶合透镜，所述第五透镜和第六透镜组成胶合透镜，所述第七透镜和第八透镜组合胶合透镜，所述第透镜和第十一透镜组成胶合透镜，且四组胶合透镜的光学焦距分别满足以下关系：
[0008]190≦f
2&3
≦200
[0009]‑
75≦f
5&6
≦
‑
70
[0010]‑
70≦f
7&8
≦
‑
65
[0011]180≦f
10&11
≦190
[0012]进一步的，所述第一透镜、第三透镜、第九透镜和第十一透镜的其中一个光学面为平面。
[0013]进一步的，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第八透镜和第十一透镜为高折射率光学材质玻璃，所述第二透镜、第五透镜、第十透镜和第十二透镜为低色散光学材质玻
璃。
[0014]进一步的，所述第一透镜与透镜二的光学间距为0.45mm，所述第三透镜与第四透镜的光学间距为0.48mm，所述第四透镜四与第五透镜的光学间距为0.58mm，所述第六透镜与光阑的光学间距为6.87mm，所述光阑与第七透镜七的光学间距为12.54mm，所述第八透镜与第九透镜的光学间距为0.41mm，所述第九透镜与第十透镜的光学间距为11.82mm，所述第十一透镜与第十二透镜的光学间距为7.28mm。
[0015]进一步的，所述前镜片组和后镜片组中透镜两侧的半径曲率和厚度满足以下关系：
[0016]第一透镜：
‑
120≦R1≦
‑
100，R2＝0，3.0≦T≦3.5
[0017]第二透镜：60≦R1≦70，30≦R2≦40，2.0≦T≦2.8
[0018]第三透镜：30≦R1≦40，R2＝0，9.0≦T≦10.0
[0019]第四透镜：30≦R1≦40，R2＝0，9.0≦T≦9.8
[0020]第五透镜：30≦R1≦40，
‑
150≦R2≦
‑
140，8.0≦T≦9.0
[0021]第六透镜：
‑
150≦R1≦
‑
140，15≦R2≦16，1.5≦T≦2.5
[0022]第七透镜：
‑
20≦R1≦
‑
17，100≦R2≦120，1.6≦T≦2.4
[0023]第八透镜：100≦R1≦120，
‑
40≦R2≦
‑
35，7.0≦T≦8.0
[0024]第九透镜：R1＝0，
‑
45≦R2≦
‑
40，8.2≦T≦9.2
[0025]第十透镜：350≦R1≦450，
‑
37≦R2≦
‑
30，10.0≦T≦11.0
[0026]第十一透镜：
‑
37≦R1≦
‑
30，R2＝0，1.0≦T≦2.0
[0027]第十二透镜：350≦R1≦450，
‑
100≦R2≦
‑
90，1.5≦T≦2.5。
[0028]进一步的，所述调节模块包括电机和导轨，所述导轨上嵌设有滑块，所述前镜片组和/或后镜片组固定于滑块上。
[0029]一种超大像面高像素长焦光学系统的成像方法，所述方法包括：
[0030]沿光线射入方向依次设置的前镜片组、光阑以及后镜片组，所述光阑与前镜片组和后镜片组之间均具有调节间距，所述前镜片组和后镜片呈近似对称，组成复合型双高斯系统，所述前镜片组包括依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述后镜片组包括依次设置的第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，所述第四透镜、第五透镜和第六透镜与第七透镜、第八透镜和第九透镜组成双高斯光学系统，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜与第十透镜、第十一透镜和第十二透镜组成增强型双高斯光学系统；
[0031]根据不同的物距调节前镜片组和/或后镜片组与光阑之间的距离。
[0032]进一步的，所述光学系统加入435.8nm的紫外波段同步优化。
[0033]进一步的，优化时，对第三透镜和第四透镜的曲率和厚度进行微调，使第三透镜和第四透镜在紫外波段下的球差和色差得到最小化，使用紫外波段的同步优化技术对光学系统进行全面测试和评估。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]1、本专利技术设置十二枚光学透镜，前镜片组和后镜片组呈近似对称的形式组成复合型双高斯系统结构，可以控制光学像差，如球差、色差和畸变，提高成像质量和光学性能，通过光焦度的合理分配，像面直径可达66.7mm，采用浮动光学设计，通过改变透镜组的位置，
可以调整光线的聚焦点，可以兼容1.2M至2.0M物距，并且在该范围的成像像质均能保持较高的一致性；
[0036]2、通过复合型双高斯系统的组合，加上高折射率、低色散玻璃材质的组合，降低光路球差，矫正光学畸变，在兼顾像质MTF条件下，实现畸变控制在0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于，所述光学系统包括：沿光线射入方向依次设置的前镜片组、光阑以及后镜片组，所述光阑与前镜片组和后镜片组之间均具有调节间距，所述前镜片组和后镜片呈近似对称，组成复合型双高斯系统，所述前镜片组包括依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述后镜片组包括依次设置的第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，所述第四透镜、第五透镜和第六透镜与第七透镜、第八透镜和第九透镜组成双高斯光学系统，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜与第十透镜、第十一透镜和第十二透镜组成增强型双高斯光学系统；调节模块，用于调节前镜片组和/或后镜片组与光阑之间的距离。2.根据权利要求1所述的超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于：第二透镜和第三透镜组成胶合透镜，所述第五透镜和第六透镜组成胶合透镜，所述第七透镜和第八透镜组合胶合透镜，所述第透镜和第十一透镜组成胶合透镜，且四组胶合透镜的光学焦距分别满足以下关系：190≦f
2&3
≦200
‑
75≦f
5&6
≦
‑
70
‑
70≦f
7&8
≦
‑
65180≦f
10&11
≦1903.根据权利要求1所述的超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜、第三透镜、第九透镜和第十一透镜的其中一个光学面为平面。4.根据权利要求1所述的超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第八透镜和第十一透镜为高折射率光学材质玻璃，所述第二透镜、第五透镜、第十透镜和第十二透镜为低色散光学材质玻璃。5.根据权利要求1所述的超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜与透镜二的光学间距为0.45mm，所述第三透镜与第四透镜的光学间距为0.48mm，所述第四透镜四与第五透镜的光学间距为0.58mm，所述第六透镜与光阑的光学间距为6.87mm，所述光阑与第七透镜七的光学间距为12.54mm，所述第八透镜与第九透镜的光学间距为0.41mm，所述第九透镜与第十透镜的光学间距为11.82mm，所述第十一透镜与第十二透镜的光学间距为7.28mm。6.根据权利要求1所述的超大像面高像素长焦光学系统，其特征在于：所述前镜片组和后镜片组中透镜两侧的半径曲率和厚度满足以下关系：第一透镜：
‑
120≦R1≦
‑
100，R2＝0，3.0≦T≦3.5第二透镜：60≦R1≦70，30≦...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华鋆，邵钦明，林宏烨，
申请(专利权)人：福智星福州智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：