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一种大靶面高解析力低畸变光学系统的制作方法

  • 国知局
  • 2024-06-21 12:32:50

本技术涉及光学镜头领域,特别涉及一种大靶面高解析力低畸变光学系统。

背景技术:

1、随着工业自动化的飞速发展,机器视觉在现代化制造业中发挥着重要作用。其中工业镜头是机器视觉的重要组成部分之一,担任着视觉识别、拍摄的功能。其应用范围有:正反检查、颜色判断、位置定位、尺寸测量、编码识别、缺陷检查等。由于机器视觉能够实现高速检测大量产品,并能快速判定不良品,从而提高了制造生产效率,大大降低了人力成本。目前现代化制造业中,普遍存在检测物体大小不一、拍摄距离不一致且检测精度也有了更高的要求,这势必要求工业镜头具备更高成像性能、更大靶面、更高解析力。因此设计一款大靶面、高解析力、低畸变并能满足不同拍摄距离的光学系统变得很有意义。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足,本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大靶面高解析力低畸变光学系统,不仅具有高解析力、高相对照度、低畸变,而且满足在不同摄影距离均具有高解析力成像。

2、为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:该光学系统沿光轴由物方到像方依次设置有移动组mov1、可变光阑sto、移动组mov2、固定组fix1、固定组fix2,所述移动组mov1由依次排列的双凹透镜g1、双凸透镜g2、弯月透镜g3、弯月透镜g4组成,所述移动组mov2由依次排列的平凹透镜g5、平凸透镜g6、双凸透镜g7组成,所述固定组fix1由依次排列的双凸透镜g8、双凹透镜g9、弯月透镜g10组成,所述固定组fix2由依次排列的平板透镜g11、成像面image组成,上述排列方式均为沿光轴由物方到像方依次排列;光学系统由十枚六组球面镜片组合形成,并采用半组移动光学调焦,即移动组mov1、可变光阑sto、移动组mov2相对固定组fix1、固定组fix2做沿光轴由物方到像方的移动,从而保证该光学系统的高解析力成像。

3、进一步的,所述移动组mov1中:双凹透镜g1和双凸透镜g2粘合成第一胶合组h1、弯月透镜g3和弯月透镜g4粘合成第二胶合组h2;所述移动组mov2中:平凹透镜g5和平凸透镜g6粘合成第三胶合组h3;所述固定组fix1中:双凸透镜g8和双凹透镜g9粘合成第四胶合组h4。

4、进一步的,所述第一胶合组h1和第二胶合组h2之间的空气间隔为0.1mm;第三胶合组h3和双凸透镜g7之间的空气间隔为0.1mm;第四胶合组h4和弯月透镜g10之间的空气间隔为2.894mm;平板透镜g11和成像面image之间的空气间隔为0.1mm。

5、进一步的,该光学系统总焦距为f、移动组mov1的焦距为fmov1、移动组mov2的焦距为fmov2、固定组fix1的焦距ffix1、第一胶合组h1的焦距为fh1、第二胶合组h2的焦距为fh2、第三胶合组h3的焦距为fh3、第四胶合组h4的焦距为fh4。fmov1和f的比值满足以下关系:4.0<|fmov1/f|<5.0、fmov2和f的比值满足以下关系:3.5<|fmov2/f|<4.5、ffix1和f的比值满足以下关系:1.0<|ffix1/f|<2.0、fh1和f的比值满足以下关系:5.5<|fh1/f|<7.0、fh2和f的比值满足以下关系:1.5<| fh2/f|<2.5、fh3和f的比值满足以下关系:1.0<| fh3/f|<2.0、fh4和f的比值满足以下关系:3.0<| fh4/f|<4.0。

6、进一步的,移动组mov1和移动组mov2之间的空气间隔为9.26mm;所述可变光阑sto位于移动组mov1和移动组mov2之间,移动组mov1和可变光阑sto之间的空气间隔为3.835mm、可变光阑sto和移动组mov2之间的空气间隔为5.425mm;固定组fix1和固定组fix2之间的空气间隔为11.09mm;移动组mov2和固定组fix1之间的空气间隔变化范围为0.1-5.45mm。

7、进一步的,所述双凹透镜g1光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为凹面;所述双凸透镜g2光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述弯月透镜g3光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凹面;所述弯月透镜g4光焦度为负,其物方面为凸面,像方面为凹面;所述平凹透镜g5光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为平面;所述平凸透镜g6光焦度为正,其物方面为平面,像方面为凸面;所述双凸透镜g7光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述双凸透镜g8光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述双凹透镜g9光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为凹面;所述弯月透镜g10光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凹面。

8、进一步的,第一胶合组h1光焦度为正;第二胶合组h2光焦度为正;第三胶合组h3光焦度为负;第四胶合组h4光焦度为负。

9、进一步的,所述第一胶合组h1中:负光焦度的双凹透镜g1为重火石玻璃、正光焦度的双凸透镜g2为重镧火石玻璃,两枚高折射率正负透镜的粘合有效的减小了光学系统中的球差。

10、进一步的,所述第二胶合组h2中:正光焦度的弯月透镜g3为重镧火石玻璃、负光焦度的弯月透镜g4为冕牌玻璃,两枚不同类型材料的正负透镜通过胶水粘合形成复合透镜,使不同材料的折射率得到了中和,从而减小了光学系统中不同波长光线的色散,有效的校正了球差、位置色差。

11、进一步的,所述第三胶合组h3中:负光焦度的平凹透镜g5为重火石玻璃、正光焦度的平凸透镜g6为重磷冕牌玻璃,两枚不同类型材料的正负透镜通过胶水粘合形成复合透镜,从而减小了光学系统中不同波长光线的反射损失,有效的提升了光线透过率。

12、进一步的,所述第四胶合组h4中:正光焦度的双凸透镜g8为重磷冕牌玻璃、负光焦度的双凹透镜g9为轻火石玻璃,两枚不同类型材料的正负透镜通过胶水粘合形成复合透镜,重磷冕牌玻璃的耐热性提高复合透镜的形变,从而提升了该光学系统在高低温环境下的成像质量。

13、与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:光学系统由十枚六组球面镜片组合形成,并采用半组移动光学调焦,即移动组mov1、可变光阑sto、移动组mov2相对固定组fix1、固定组fix2做沿光轴由物方到像方的移动,从而保证该光学系统的高解析力成像,此外该光学系统还具有高相对照度、低畸变,可满足在不同摄影距离均具有高解析力成像。

14、下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

技术特征:

1.一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:该光学系统沿光轴由物方到像方依次设置有移动组mov1、可变光阑sto、移动组mov2、固定组fix1、固定组fix2,所述移动组mov1由依次排列的双凹透镜g1、双凸透镜g2、弯月透镜g3、弯月透镜g4组成,所述移动组mov2由依次排列的平凹透镜g5、平凸透镜g6、双凸透镜g7组成,所述固定组fix1由依次排列的双凸透镜g8、双凹透镜g9、弯月透镜g10组成,所述固定组fix2由依次排列的平板透镜g11、成像面image组成。

2.根据权利要求1所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:所述移动组mov1中:双凹透镜g1和双凸透镜g2粘合成第一胶合组h1、弯月透镜g3和弯月透镜g4粘合成第二胶合组h2;所述移动组mov2中:平凹透镜g5和平凸透镜g6粘合成第三胶合组h3;所述固定组fix1中:双凸透镜g8和双凹透镜g9粘合成第四胶合组h4。

3.根据权利要求2所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:所述第一胶合组h1和第二胶合组h2之间的空气间隔为0.1mm;第三胶合组h3和双凸透镜g7之间的空气间隔为0.1mm;第四胶合组h4和弯月透镜g10之间的空气间隔为2.894mm;平板透镜g11和成像面image之间的空气间隔为0.1mm。

4.根据权利要求2所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:该光学系统总焦距为f、移动组mov1的焦距为fmov1、移动组mov2的焦距为fmov2、固定组fix1的焦距ffix1、第一胶合组h1的焦距为fh1、第二胶合组h2的焦距为fh2、第三胶合组h3的焦距为fh3、第四胶合组h4的焦距为fh4;

5.根据权利要求1所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:移动组mov1和移动组mov2之间的空气间隔为9.26mm;所述可变光阑sto位于移动组mov1和移动组mov2之间,移动组mov1和可变光阑sto之间的空气间隔为3.835mm、可变光阑sto和移动组mov2之间的空气间隔为5.425mm;固定组fix1和固定组fix2之间的空气间隔为11.09mm;移动组mov2和固定组fix1之间的空气间隔变化范围为0.1-5.45mm。

6.根据权利要求2所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:所述双凹透镜g1光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为凹面;所述双凸透镜g2光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述弯月透镜g3光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凹面;所述弯月透镜g4光焦度为负,其物方面为凸面,像方面为凹面;所述平凹透镜g5光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为平面;所述平凸透镜g6光焦度为正,其物方面为平面,像方面为凸面;所述双凸透镜g7光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述双凸透镜g8光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凸面;所述双凹透镜g9光焦度为负,其物方面为凹面,像方面为凹面;所述弯月透镜g10光焦度为正,其物方面为凸面,像方面为凹面。

7.根据权利要求6所述的一种大靶面高解析力低畸变光学系统,其特征在于:第一胶合组h1光焦度为正;第二胶合组h2光焦度为正;第三胶合组h3光焦度为负;第四胶合组h4光焦度为负。

技术总结本技术涉及一种大靶面高解析力低畸变光学系统,该光学系统沿光轴由物方到像方依次设置有移动组MOV1、可变光阑STO、移动组MOV2、固定组FIX1、固定组FIX2,所述移动组MOV1由依次排列的双凹透镜G1、双凸透镜G2、弯月透镜G3、弯月透镜G4组成,所述移动组MOV2由依次排列的平凹透镜G5、平凸透镜G6、双凸透镜G7组成,所述固定组FIX1由依次排列的双凸透镜G8、双凹透镜G9、弯月透镜G10组成,所述固定组FIX2由依次排列的平板透镜G11、成像面IMAGE组成,该光学系统由十枚六组球面镜片组合形成,并采用半组移动光学调焦,即移动组MOV1、可变光阑STO、移动组MOV2相对固定组FIX1、固定组FIX2做沿光轴由物方到像方的移动,从而保证该光学系统的高解析力成像。技术研发人员:李群,邱飞翔,魏雄斌,李任峰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:20230916技术公布日:2024/6/5

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