一种定焦光学系统及镜头的制作方法

本发明涉及光学成像，具体的涉及一种定焦光学系统及镜头。

背景技术：

1、镜头的基本功能就是实现光束调制。一般用光学传递函数otf(optical transferfunction)来综合评价镜头的成像质量，光学传递函数otf是指以空间频率为变量，表征成像过程中调制度和横向相移的相对变化的函数。光学传递函数otf一般由调制传递函数mtf(modulation transfer function)与位相传递函数ptf(phase transfer function)两部分组成。

2、像差(全称色像差，aberration)是影响图像质量的重要方面，像差是指实际光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差主要分为球差、彗差、场曲、像散、畸变、色差以及波像差。

3、在评价工业镜头质量时一般还会从分辨率、明锐度和景深等几个实用参数判断：

4、1、分辨率(resolution)：又称鉴别率、解像力，指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，制约工业镜头分辨率的原因是光的衍射现象，即衍射光斑。

5、2、锐度(acutance)：也称对比度，是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。

6、3、景深(dof)：在景物空间中，位于调焦物平面前后一定距离内的景物，还能够结成相对清晰的影像。

7、4、最大相对孔径与光圈系数：相对孔径，是指该工业镜头的入射光孔直径(用d表示)与焦距(用f表示)之比，即：相对孔径＝d/f。相对孔径的倒数称为光圈系数(aperturescale)。

8、在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，是机器视觉系统设计的重要环节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种定焦光学系统及镜头。

2、为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：提供了一种定焦光学系统，包括从物侧向像侧沿所述定焦光学系统的主光轴依次设置的第一胶合透镜、第一透镜、液态透镜、第二透镜、第二胶合透镜、及第三透镜，通过控制所述液态透镜的驱动电压或驱动电流来调整所述定焦光学系统的对焦位置；所述第一胶合透镜和第一透镜的前后面曲率弯曲方向相同，第二透镜和第二胶合透镜的前后面曲率弯曲方向相同，第二透镜和第二胶合透镜与第一胶合透镜和第一透镜对称设置。

3、进一步地，第一胶合透镜包括第四透镜和第五透镜，所述第四透镜的像面与所述第五透镜的物面固定连接，所述第四透镜的物面为凸球面，曲率半径为19.53mm，所述第四透镜的像面为凹球面，曲率半径为8.93mm，所述第五透镜的物面为凸球面，曲率半径为8.93mm，所述第五透镜的像面为凹球面，曲率半径为49.36mm。

4、进一步地，所述第一透镜的物面为凸球面，曲率半径为8.93mm，所述第一透镜的像面为凹球面，曲率半径为5.14mm。

5、进一步地，所述第二透镜的物面为凹球面，曲率半径为-11.84mm，所述第二透镜的像面为凸球面，曲率半径为-9mm。

6、进一步地，第二胶合透镜包括第六透镜和第七透镜，所述第六透镜的像面与所述第七透镜的物面固定连接，所述第六透镜的物面为平面，所述第六透镜的像面为凸球面，曲率半径为-12.7mm，所述第七透镜的物面为凹球面，曲率半径为-12.7mm，所述第七透镜的像面为凸球面，曲率半径为-30.39mm。

7、进一步地，所述第三透镜的物面为凸球面，曲率半径为50mm，所述第三透镜的像面为凸球面，曲率半径为-50mm。

8、所述第一胶合透镜与所述第一透镜之间的光学间隔介于3.89mm-3.93mm之间；所述第一透镜与所述液态透镜之间的光学间隔介于2.96mm-3mm之间；所述液态透镜与所述第二透镜之间的光学间隔介于3.23mm-3.27mm之间；所述第二透镜与所述第二胶合透镜之间的光学间隔介于1.186mm-1.226mm之间；所述第二胶合透镜与所述第三透镜之间的光学间隔介于0.23mm-0.27mm之间。

9、进一步地，还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述液态透镜内。

10、进一步地，所述定焦光学系统的工作波长介于486nm～650nm之间。

11、进一步地，所述系统的光圈为f/4.4，焦距为25mm，对角线视场角为25.4°，cra为5°。

12、进一步地，所述光学系统的像面直径为11.2mm。

13、本发明的另一方面还提供一种镜头，所述镜头包括以上所述的一种定焦光学系统。

14、本发明本设计畸变小，且光能量衰减较小，并采用液态透镜，使得所述定焦光学系统在小视角范围内取图时可以通过调整液态透镜的电压或者驱动电流使得镜头完成快速对焦，保证了进光量和分辨率。

技术特征：

1.一种定焦光学系统，其特征在于，包括从物侧向像侧沿所述定焦光学系统的主光轴依次设置的第一胶合透镜、第一透镜、液态透镜、第二透镜、第二胶合透镜、及第三透镜，通过控制所述液态透镜的驱动电压或驱动电流来调整所述定焦光学系统的对焦位置；所述第一胶合透镜和第一透镜的前后面曲率弯曲方向相同，第二透镜和第二胶合透镜的前后面曲率弯曲方向相同，第二透镜和第二胶合透镜与第一胶合透镜和第一透镜对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于，第一胶合透镜包括第四透镜和第五透镜，所述第四透镜的像面与所述第五透镜的物面固定连接，所述第四透镜的物面为凸球面，曲率半径为19.53mm，所述第四透镜的像面为凹球面，曲率半径为8.93mm，所述第五透镜的物面为凸球面，曲率半径为8.93mm，所述第五透镜的像面为凹球面，曲率半径为49.36mm。

3.根据权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述第一透镜的物面为凸球面，曲率半径为8.93mm，所述第一透镜的像面为凹球面，曲率半径为5.14mm。

4.根据权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述第二透镜的物面为凹球面，曲率半径为-11.84mm，所述第二透镜的像面为凸球面，曲率半径为-9mm。

5.根据权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于，第二胶合透镜包括第六透镜和第七透镜，所述第六透镜的像面与所述第七透镜的物面固定连接，所述第六透镜的物面为平面，所述第六透镜的像面为凸球面，曲率半径为-12.7mm，所述第七透镜的物面为凹球面，曲率半径为-12.7mm，所述第七透镜的像面为凸球面，曲率半径为-30.39mm。

6.根据权利要求5所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述第三透镜的物面为凸球面，曲率半径为50mm，所述第三透镜的像面为凸球面，曲率半径为-50mm。

7.根据权利要求6所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述第一胶合透镜与所述第一透镜之间的光学间隔介于3.89mm-3.93mm之间；所述第一透镜与所述液态透镜之间的光学间隔介于2.96mm-3mm之间；所述液态透镜与所述第二透镜之间的光学间隔介于3.23mm-3.27mm之间；所述第二透镜与所述第二胶合透镜之间的光学间隔介于1.186mm-1.226mm之间；所述第二胶合透镜与所述第三透镜之间的光学间隔介于0.23mm-0.27mm之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种定焦光学系统，其特征在于，还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述液态透镜内。

9.根据权利要求8所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述定焦光学系统的工作波长介于486nm～650nm之间。

10.根据权利要求7所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述系统的光圈为f/4.4，焦距为25mm，对角线视场角为25.4°，cra为5°。

11.根据权利要求10所述的一种定焦光学系统，其特征在于，所述光学系统的像面直径为11.2mm。

12.一种镜头，其特征在于，所述镜头包括权利要求1-10中任一项所述的一种定焦光学系统。

技术总结本发明提供了一种定焦光学系统，包括从物侧向像侧沿主光轴依次设置的第一胶合透镜、第一透镜、液态透镜、第二透镜、第二胶合透镜、及第三透镜，所述液态透镜调整所述定焦光学系统的对焦位置，其他透镜保证所述定焦光学系统的进光量和分辨率。技术研发人员：余承桓受保护的技术使用者：苏州协尔智能光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13