CN114895440B - 光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

光学成像系统
技术领域
本发明涉及由光学元件组成的光学成像系统技术领域。
背景技术
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。
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：
(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。
(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。
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。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明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。
为实现上述发明目的，本发明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。
根据本发明的一个方面，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。
根据本发明的方案，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。
根据本发明的一个方案，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d34t、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d34w和第三透镜群的焦距f3满足如下条件：0.4≤|(d34t-d34w)/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。
根据本发明的一个方案，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。
根据本发明的一个方案，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
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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。
图1A、图1B分别示意性表示本发明实施例1中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图1C、图1D分别示意性表示本发明实施例1中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图1E、图1F分别示意性表示本发明实施例1中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图2A、图2B分别示意性表示本发明实施例2中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图2C、图2D分别示意性表示本发明实施例2中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图2E、图2F分别示意性表示本发明实施例2中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图3A、图3B分别示意性表示本发明实施例3中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图3C、图3D分别示意性表示本发明实施例3中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图3E、图3F分别示意性表示本发明实施例3中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图4A、图4B分别示意性表示本发明实施例4中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图4C、图4D分别示意性表示本发明实施例4中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图4E、图4F分别示意性表示本发明实施例4中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图5A、图5B分别示意性表示本发明实施例5中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图5C、图5D分别示意性表示本发明实施例5中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图5E、图5F分别示意性表示本发明实施例5中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图6A、图6B分别示意性表示本发明实施例6中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图6C、图6D分别示意性表示本发明实施例6中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图6E、图6F分别示意性表示本发明实施例6中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图7A、图7B分别示意性表示本发明实施例7中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图7C、图7D分别示意性表示本发明实施例7中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图7E、图7F分别示意性表示本发明实施例7中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图8A、图8B分别示意性表示本发明实施例8中低倍和高倍的光学成像系统的结构图；
图8C、图8D分别示意性表示本发明实施例8中低倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图；
图8E、图8F分别示意性表示本发明实施例8中高倍的光学成像系统的倍率色差图和畸变图。
具体实施方式
此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。
根据本发明的一个实施例，例如图5A和图5B所示，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、孔径光阑STO、具有负光焦度的第四透镜群G4和具有正光焦度的第五透镜群G5。在变倍过程中，第二透镜群G2和第五透镜群G5固定设置，第三透镜群G3和第四透镜群G4沿光轴同步移动以用于实现变倍，进行从低倍到高倍的变倍。同时，第一透镜群G1沿光轴移动以用于实现对焦，实现变倍过程中像面位置的变化。
上述第一透镜群G1为补偿群。移动第一透镜群G1进行不同倍率下的对焦，可以更有效地提高不同物距下的成像质量，保证了画面的均匀性。同时，还可校正该光学成像系统的球差、畸变、远心度以及减小公差敏感度，保证出射光线几乎平行出射。第二透镜群G2为固定群，其主要作用为校正系统的像差及畸变，同时减小公差敏感度，有利于平衡高低温下像面偏移。第三透镜群G3和第四透镜群G4为变倍群，优选地，第三透镜群G3和第四透镜群G4通过共同的驱动装置沿着光学成像系统的光轴同步移动，进行从低倍到高倍的变倍，同时有利于系统畸变以及远心度的校正。第五透镜群G5同样为固定群，其主要作用为校正系统的像差、畸变及远心度，同时减小公差敏感度，保证画面的均匀性，有利于平衡系统在高低温下的像面偏移。
根据本发明的一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，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，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3中相邻的两枚透镜或三枚透镜胶合组成一个胶合镜组。通过正负透镜的光焦度搭配使用，该光学成像系统能够平顺地收集入射光线，有利于校正第一透镜群G1内部的球差、畸变、远心度，同时也能够减小第一透镜群G1内公差敏感度，同时保证出射光线几乎平行出射，可减小系统产生的像散。
根据本发明的一个实施例，第二透镜群G2包括具有正光焦度的第四透镜L4，第四透镜L4为凸凹透镜或凸凸透镜。如此设置的主要作用是校正系统的像差及畸变，有利于平衡高低温下像面偏移。同时，第二透镜群G2内部像差的校正，有利于减小第一透镜群G1对像差校正的负担比例，能够更好地降低活动组的公差敏感度，全面提高光学成像系统的成像质量。
根据本发明的一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，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，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成一个胶合镜组。在上述特定的位置使用胶合镜片，有利于校正系统畸变、远心度以及公差敏感度，并沿着系统的光学轴同步移动，实现从低倍到高倍的变倍。
根据本发明的一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，第四透镜群G4依次包括具有负光焦度的第七透镜L7和具有正光焦度的第八透镜L8，第七透镜L7和第八透镜L8胶合组成一个胶合镜组。在上述特定的位置使用胶合镜，有利于校正系统畸变、远心度，并沿着系统的光学轴同步移动，进行从低倍到高倍的变倍。第四透镜群G4内部像差的校正，有利于减小第一透镜群G1对像差校正的负担比例，能够更好地降低活动组的公差敏感度，全面提升光学成像系统的成像质量。
根据本发明的一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，第五透镜群G5依次包括第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。其中，三枚透镜具有正光焦度，一枚透镜具有负光焦度，第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12中相邻的两枚透镜或三枚透镜胶合组成一个胶合镜组。通过正负透镜的光焦度搭配及胶合镜的使用，主要作用为校正系统的像差、畸变及远心度，同时减小公差敏感度，保证画面的均匀性，有利于平衡高低温下像面偏移、保证充足的后焦和较大的成像画幅，同时有利于达到较小的主光线入射角，实现较高的画面色彩还原性。
根据本发明的另一个实施例，例如图1A和图1B所示，该光学成像系统还包括一个半透半反分光装置L。该装置设于第一透镜群G1和第二透镜群G2之间，并在该半透半反分光装置L的上方设置光源发射器。如此设置，半透半反分光装置L和光源发射器搭配使用，可保证光源发射器出射光轴线经过光学成像系统光轴与半透半反分光装置的交点，有利于实测物体信息的标定，提高检测效率。
根据本发明的另一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，第三透镜群G3依次包括具有正光焦度或负光焦度的第五透镜L5和具有正光焦度或负光焦度的第六透镜L6，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成一个胶合镜组。在如此特定的位置设置胶合镜，有利于校正系统畸变、远心度以及公差敏感度，并沿着光学成像系统的光学轴同步移动，进行从低倍到高倍的变倍。
根据本发明的另一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，第四透镜群G4依次包括具有正光焦度或负光焦度的第七透镜L7和具有正光焦度或负光焦度的第八透镜L8，第七透镜L7和第八透镜L8胶合组成一个胶合镜组。在如此特定的位置设置胶合镜，有利于校正系统畸变、远心度，并沿着光学成像系统的光学轴同步移动，进行从低倍到高倍的变倍。第四透镜群G4内部像差的校正，有利于减小第一透镜群G1对像差校正的负担比例，能够更好地降低活动组的公差敏感度，全面提高光学成像系统的成像质量。
根据本发明的另一个实施例，沿光轴从物侧至像侧的方向，第五透镜群G5依次包括第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12，其中，至少两枚透镜具有正光焦度，至少一枚透镜具有负光焦度，第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12中相邻的两枚透镜或三枚透镜胶合组成一个胶合镜组。通过正负透镜的光焦度搭配及胶合镜的使用，主要为校正系统的像差、畸变及远心度，同时减小公差敏感度，保证画面的均匀性，有利于平衡高低温下像面偏移、保证充足的后焦和较大的成像画幅，同时有利于达到较小的主光线入射角，实现较高的画面色彩还原性。
本发明的另一个实施例中的第一透镜群G1和第二透镜群G2的相关结构、光焦度等与本发明的一个实施例中的相同，这里不再赘述。
在本发明的实施例中，光学成像系统在低倍时的第三透镜群G3最后一个面与第四透镜群G4第一个面的中心距离d34t、光学成像系统在高倍时的第三透镜群G3最后一个面与第四透镜群G4第一个面的中心距离d34w和第三透镜群G3的焦距f3满足如下条件：0.4≤|(d34t-d34w)/f3|≤1.3。如此设置，可以有效地减小第三透镜群G3和第四透镜群G4之间产生的像差，同时也可以减小系统的畸变以及远心度。
在本发明的实施例中，第三透镜群G3的焦距f3和第四透镜群G4的焦距f4满足如下条件：0.9≤|f3|/|f4|≤2。如此设置，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。
在本发明的实施例中，第一透镜群G1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G5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。如此设置，可以更有效地校正第三透镜群G3与第四透镜群G4的色差和畸变，从而提高光学成像系统的成像质量。
综上所述，本发明的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
下面以8个实施例结合附图和表格来具体说明本发明的光学成像系统。在下列各个实施例中，本发明将光阑STO记为一面，将物面OBJECT记为一面，将像面IMAGE记为一面，将由两枚透镜胶合组成的胶合镜组记为三面，将由三枚透镜胶合组成的胶合镜组记为四面。
具体符合上述条件式的各个实施例的参数如下表1所示：
表1
实施例1
参见图1A和图1B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：300mm；低倍NA＝0.047；高倍NA＝0.0928。第一透镜群G1的胶合镜组是由第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表2所示。
表2
参见图1A-1F，结合上述表1和表2，在本实施例中，第三透镜L3的折射率和阿贝数分别为：NdL3＝1.50；VdL3＝81.6。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.52；VdL10＝64.2。第十一透镜L11的折射率和阿贝数分别为：NdL11＝1.50；VdL11＝81.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例2
参见图2A和图2B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：269.7mm；低倍NA＝0.044；高倍NA＝0.093。第一透镜群G1的胶合镜组是由第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10和第十一透镜L11胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表3所示。
表3
参见图2A-2F，结合上述表1和表3，在本实施例中，第三透镜L3的折射率和阿贝数分别为：NdL3＝1.50；VdL3＝81.6。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例3
参见图3A和图3B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：300.3mm；低倍NA＝0.03；高倍NA＝0.09。第一透镜群G1的胶合镜组是由第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表4所示。
表4
参见图3A-3F，结合上述表1和表4，在本实施例中，第二透镜L2的折射率和阿贝数分别为：NdL2＝1.62；VdL2＝63.9。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例4
参见图4A和图4B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：299mm；低倍NA＝0.03；高倍NA＝0.09。第一透镜群G1的胶合镜组是由第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凹透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表5所示。
表5
参见图4A-4F，结合上述表1和表5，在本实施例中，第二透镜L2的折射率和阿贝数分别为：NdL2＝1.50；VdL2＝81.6。第十一透镜L11的折射率和阿贝数分别为：NdL11＝1.50；VdL11＝81.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例5
参见图5A和图5B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：301mm；低倍NA＝0.021；高倍NA＝0.0735。第一透镜群G1的胶合镜组是由第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表6所示。
表6
参见图5A-5B，结合上述表1和表6，在本实施例中，第一透镜L1的折射率和阿贝数分别为：NdL1＝1.50；VdL1＝81.6。第三透镜L3的折射率和阿贝数分别为：NdL3＝1.49；VdL3＝70.4。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例6
参见图6A和图6B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：301.3mm；低倍NA＝0.0214；高倍NA＝0.0733。第一透镜群G1的胶合镜组是由第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凹透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表7所示。
表7
参见图6A-6F，结合上述表1和表7，在本实施例中，第三透镜L3的折射率和阿贝数分别为：NdL3＝1.50；VdL3＝81.6。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例7
参见图7A和图7B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：334.1mm；低倍NA＝0.0245；高倍NA＝0.0715。第一透镜群G1的胶合镜组是由第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表8所示。
表8
参见图7A-7F，结合上述表1和表8，在本实施例中，第二透镜L2的折射率和阿贝数分别为：NdL2＝1.62；VdL2＝63.9。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
实施例8
参见图8A和图8B，本实施例的光学成像系统各参数如下所述：
物像共轭据：301.9mm；低倍NA＝0.014；高倍NA＝0.07。第一透镜群G1的胶合镜组是由第一透镜L1和第二透镜L2胶合组成的，第五透镜群G5的胶合镜组是由第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成的。第四透镜L4为凸凸透镜。
本实施例的光学成像系统的各透镜的相关参数，包括表面类型(Type)、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd和阿贝数vd，如下表9所示。
表9
参见图8A-8F，结合上述表1和表9，在本实施例中，第二透镜L2的折射率和阿贝数分别为：NdL2＝1.50；VdL2＝81.6。第十透镜L10的折射率和阿贝数分别为：NdL10＝1.59；VdL10＝68.6。第十二透镜L12的折射率和阿贝数分别为：NdL12＝1.52；VdL12＝64.2。
本实施例的光学成像系统具有低畸变、高远心度、最小放大率0.315X到最大放大率3.15X的10倍扩展、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，同时系统可达到大倍率变焦，在整个变倍过程中都可保持良好解像性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

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)，共计五个透镜群，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；
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)，共计三枚透镜，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，所述第一透镜群(G1)具有一枚胶合透镜；
所述第二透镜群(G2)为一枚具有正光焦度的第四透镜(L4)；
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)，共计两枚透镜，所述第五透镜(L5)和所述第六透镜(L6)胶合组成一个胶合镜组；
所述第四透镜群(G4)依次包括具有负光焦度的第七透镜(L7)和具有正光焦度的第八透镜(L8)，共计两枚透镜，所述第七透镜(L7)和所述第八透镜(L8)胶合组成一个胶合镜组；
所述第五透镜群(G5)依次包括第九透镜(L9)、第十透镜(L10)、第十一透镜(L11)和第十二透镜(L12)，共计四枚透镜，其中，三枚透镜具有正光焦度，一枚透镜具有负光焦度，所述第五透镜群(G5)具有一枚胶合透镜。
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，所述第四透镜(L4)为凸凹透镜或凸凸透镜。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜群(G1)和所述第二透镜群(G2)之间设有半透半反分光装置(L)，并在所述半透半反分光装置(L)的上方设置光源发射器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统在低倍时的所述第三透镜群(G3)最后一个面与所述第四透镜群(G4)第一个面的中心距离d34t、所述光学成像系统在高倍时的所述第三透镜群(G3)最后一个面与所述第四透镜群(G4)第一个面的中心距离d34w和所述第三透镜群(G3)的焦距f3满足如下条件：0.4≤|(d34t-d34w)/f3|≤1.3。
6.根据权利要求1-4任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜群(G3)的焦距f3和所述第四透镜群(G4)的焦距f4满足如下条件：0.9≤|f3|/|f4|≤2。
7.根据权利要求1-4任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜群(G1)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。
8.根据权利要求1-4任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第五透镜群(G5)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。
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