一种半组式移动调焦光学系统的制作方法

本技术涉及一种半组式移动调焦光学系统。

背景技术：

1、随着中国工业的不断崛起，我国经历了机械化、电气化、自动化的三次技术革命，这三次技术革命使得我国产业得到了飞速发展，进一步在3c电子、航空航天、医疗、汽车、能源等领域取得了重大突破。

2、其次随着工业4.0的全面爆发，机器视觉、智能工厂、智能生产、人工智能等技术的涌入，中国制造业正逐渐从自动化走向智能化生产，从传统的“制造”到“智造”转型升级，其中机器视觉智能系统更是打破了人眼的局限，凭借超越人眼的高成像分辨率和快速时间响应以及可靠的安全性，持续推进着工业体系的完善，使得生产能力大幅度提升，并在工业化进程中有着不可替代的作用。现如今，由于机器视觉内置芯片的升级速度远大于机器视觉的镜头升级，以至于在一些新系统或新场景上无法很好的兼容，比如想捕捉更短物距成像、需要更高像素精度、需要更低畸变等，所以设计一款更短工作物距、更高像素精度、更低畸变的镜头来配合机器视觉不断升级的芯片使用，将变得很有意义。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种半组式移动调焦光学系统，该光学系统具有更高的像素精度、更低的图像畸变，并在兼顾短工作距时还保证了长工作距的高质量成像。

2、本发明解决技术问题所采用的方案是，一种半组式移动调焦光学系统：所述光学系统由沿光线入射方向依次设置的固定组、聚焦组、成像组组成，所述固定组由沿光线入射方向依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三双凹透镜、第四平凸透镜、第五弯月透镜、第六双凸透镜、第七双凹透镜、光阑组成，所述聚焦组由沿光线入射方向依次设置的第八双凸透镜、第九双凹透镜、第十双凸透镜、第十一弯月透镜组成；所述成像组由沿光线入射方向依次设置的平板透镜、成像面组成。

3、进一步的，所述第四平凸透镜与第五弯月透镜粘合成第一胶合组，所述第六双凸透镜与第七双凹透镜粘合成第二胶合组，所述第八双凸透镜与第九双凹透镜粘合成第三胶合组。

4、进一步的，所述第一弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面；所述第二弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面；所述第三双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第四平凸透镜的物侧为平面、像侧为凸面；所述第五弯月透镜的物侧为凹面、像侧为凸面；所述第六双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第七双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第八双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第九双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第十双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第十一弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面。

5、进一步的，所述固定组总光焦度为正，所述聚焦组总光焦度为正，第一胶合组光焦度为正、第二胶合组光焦度为正、第三胶合组光焦度为负，所述第一弯月透镜、第四平凸透镜、第六双凸透镜、第八双凸透镜、第十双凸透镜、第十一弯月透镜均具有正光焦度；第二弯月透镜、第三双凹透镜、第五弯月透镜、第七双凹透镜、第九双凹透镜均具有负光焦度。

6、进一步的，所述固定组与聚焦组之间的空气间隔为：0.1～0.566mm；所述聚焦组与成像组之间的空气间隔为：8.466～8.0mm；第一弯月透镜与第二弯月透镜之间的空气间隔为：0.1mm；第二弯月透镜与第三双凹透镜之间的空气间隔为：4.684mm；第三双凹透镜与第一胶合组之间的空气间隔为：3.503mm；第一胶合组与第二胶合组之间的空气间隔为：0.233mm；第二胶合组与光阑之间的空气间隔为：4.897mm；所述第三胶合组与第十双凸透镜之间的空气间隔为：0.647mm；第十双凸透镜与第十一弯月透镜之间的空气间隔为：0.2mm；所述平板玻璃与像面之间的空气间隔为：0.2mm。

7、进一步的，所述光学系统的总焦距f；固定组a、聚焦组b的焦距分别为fa、fb；第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三双凹透镜、第一胶合组、第二胶合组、第三胶合组、第十双凸透镜、第十一弯月透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f14、f15、f16、f10、f11；fa、fb、f1、f2、f3、f14、f15、f16、f10、f11与f满足以下关系：2.88＜|fa/f|＜3.16；1.78＜|fb/f|＜2.34；5.46＜|f1/f|＜6.15；2.19＜|f2/f|＜2.47；1.38＜|f3/f|＜1.51；3.48＜|f14/f|＜3.65；3.07＜|f15/f|＜3.16；4.32＜|f16/f|＜4.8；2.02＜|f10/f|＜1.77；4.58＜|f11/f|＜6.04。

8、进一步的，所述第一弯月透镜满足关系式：1.72＜nd＜1.81、48.0＜vd＜52.0；所述第二弯月透镜满足关系式：1.75＜nd＜1.85、45.0＜vd＜48.0；所述第三双凹透镜满足关系式：1.86＜nd＜1.94、30.5＜vd＜32.5；所述第四平凸透镜满足关系式：1.82＜nd＜1.86、36.5＜vd＜37.8；所述第五弯月透镜满足关系式：1.83＜nd＜1.87、23.5＜vd＜24.4；所述第六双凸透镜满足关系式：1.89＜nd＜1.93、30.5＜vd＜32.5；所述第七双凹透镜满足关系式：1.48＜nd＜1.55、58.0＜vd＜68.0；所述第八双凸透镜满足关系式：1.58＜nd＜1.63、62.0＜vd＜75.0；所述第九双凹透镜满足关系式：1.71＜nd＜1.75、27.5＜vd＜29.5；所述第十双凸透镜满足关系式：1.57＜nd＜1.65、50.0＜vd＜58.0；所述第十一弯月透镜满足关系式：1.65＜nd＜1.85、42.0＜vd＜50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

9、进一步的，所述第八双凸透镜为重磷冕牌玻璃透镜。

10、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：通过合理的选配十一片球面镜片材料，并合理的优化各透镜的光焦度、形状、曲率半径，从而有效的校正了光学系统的像差。此外，该系统还采用半组式移动调焦方式进行聚焦，实现了光学系统在整个工作物距范围均具高质量成像、低畸变等优异的参数性能，该系统不仅兼顾了短距离拍摄成像，同时还保证了长距离拍摄的优异成像系统。

技术特征：

1.一种半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述光学系统由沿光线入射方向依次设置的固定组、聚焦组、成像组组成，所述固定组由沿光线入射方向依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三双凹透镜、第四平凸透镜、第五弯月透镜、第六双凸透镜、第七双凹透镜、光阑组成，所述聚焦组由沿光线入射方向依次设置的第八双凸透镜、第九双凹透镜、第十双凸透镜、第十一弯月透镜组成；所述成像组由沿光线入射方向依次设置的平板透镜、成像面组成。

2.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述第四平凸透镜与第五弯月透镜粘合成第一胶合组，所述第六双凸透镜与第七双凹透镜粘合成第二胶合组，所述第八双凸透镜与第九双凹透镜粘合成第三胶合组。

3.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述第一弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面；所述第二弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面；所述第三双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第四平凸透镜的物侧为平面、像侧为凸面；所述第五弯月透镜的物侧为凹面、像侧为凸面；所述第六双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第七双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第八双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第九双凹透镜的物侧为凹面、像侧为凹面；所述第十双凸透镜的物侧为凸面、像侧为凸面；所述第十一弯月透镜的物侧为凸面、像侧为凹面。

4.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述固定组总光焦度为正，所述聚焦组总光焦度为正，第一胶合组光焦度为正、第二胶合组光焦度为正、第三胶合组光焦度为负，所述第一弯月透镜、第四平凸透镜、第六双凸透镜、第八双凸透镜、第十双凸透镜、第十一弯月透镜均具有正光焦度；第二弯月透镜、第三双凹透镜、第五弯月透镜、第七双凹透镜、第九双凹透镜均具有负光焦度。

5.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述固定组与聚焦组之间的空气间隔为：0.1～0.566mm；所述聚焦组与成像组之间的空气间隔为：8.466～8.0mm；第一弯月透镜与第二弯月透镜之间的空气间隔为：0.1mm；第二弯月透镜与第三双凹透镜之间的空气间隔为：4.684mm；第三双凹透镜与第一胶合组之间的空气间隔为：3.503mm；第一胶合组与第二胶合组之间的空气间隔为：0.233mm；第二胶合组与光阑之间的空气间隔为：4.897mm；所述第三胶合组与第十双凸透镜之间的空气间隔为：0.647mm；第十双凸透镜与第十一弯月透镜之间的空气间隔为：0.2mm；所述平板玻璃与像面之间的空气间隔为：0.2mm。

6.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述光学系统的总焦距f；固定组、聚焦组的焦距分别为fa、fb；第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三双凹透镜、第一胶合组、第二胶合组、第三胶合组、第十双凸透镜、第十一弯月透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f14、f15、f16、f10、f11；fa、fb、f1、f2、f3、f14、f15、f16、f10、f11与f满足以下关系：2.88＜|fa/f|＜3.16；1.78＜|fb/f|＜2.34；5.46＜|f1/f|＜6.15；2.19＜|f2/f|＜2.47；1.38＜|f3/f|＜1.51；3.48＜|f14/f|＜3.65；3.07＜|f15/f|＜3.16；4.32＜|f16/f|＜4.8；2.02＜|f10/f|＜1.77；4.58＜|f11/f|＜6.04。

7.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述第一弯月透镜满足关系式：1.72＜nd＜1.81、48.0＜vd＜52.0；所述第二弯月透镜满足关系式：1.75＜nd＜1.85、45.0＜vd＜48.0；所述第三双凹透镜满足关系式：1.86＜nd＜1.94、30.5＜vd＜32.5；所述第四平凸透镜满足关系式：1.82＜nd＜1.86、36.5＜vd＜37.8；所述第五弯月透镜满足关系式：1.83＜nd＜1.87、23.5＜vd＜24.4；所述第六双凸透镜满足关系式：1.89＜nd＜1.93、30.5＜vd＜32.5；所述第七双凹透镜满足关系式：1.48＜nd＜1.55、58.0＜vd＜68.0；所述第八双凸透镜满足关系式：1.58＜nd＜1.63、62.0＜vd＜75.0；所述第九双凹透镜满足关系式：1.71＜nd＜1.75、27.5＜vd＜29.5；所述第十双凸透镜满足关系式：1.57＜nd＜1.65、50.0＜vd＜58.0；所述第十一弯月透镜满足关系式：1.65＜nd＜1.85、42.0＜vd＜50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

8.根据权利要求1所述的半组式移动调焦光学系统，其特征在于：所述第八双凸透镜为重磷冕牌玻璃透镜。

技术总结本技术涉及一种半组式移动调焦光学系统：光学系统由沿光线入射方向依次设置的固定组、聚焦组、成像组组成，固定组由沿光线入射方向依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三双凹透镜、第四平凸透镜、第五弯月透镜、第六双凸透镜、第七双凹透镜、光阑组成，聚焦组由沿光线入射方向依次设置的第八双凸透镜、第九双凹透镜、第十双凸透镜、第十一弯月透镜组成；成像组由沿光线入射方向依次设置的平板透镜、成像面组成，本发明通过合理的搭配各光学透镜，有效的校正了光学系统的像差，整个工作物距范围具高质量成像、低畸变等优异的参数性能，且不仅兼顾了短距离拍摄成像，同时还保证了长距离拍摄的优异成像系统。技术研发人员：邱飞翔,魏雄斌,李任峰,江焕超受保护的技术使用者：福建奥陶纪光电有限公司技术研发日：20231129技术公布日：2024/5/29