CN207833094U

CN207833094U - 一种超低畸变的宽工作距光学系统

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Publication number: CN207833094U
Application number: CN201721379591.3U
Authority: CN
Inventors: 张品光; 何剑炜; 刘官禄; 毛才荧
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2027-10-25

Abstract

本实用新型属于光学系统技术领域，尤其涉及一种超低畸变的宽工作距光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的可动群和固定群，可动群包括沿光线入射方向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，固定群包括第七透镜；第一透镜、第二透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为正光焦度透镜，第三透镜和第四透镜均为负光焦度透镜；第一透镜至第七透镜均为玻璃透镜；光学系统的焦距f与可动群的焦距f_D及固定群焦距f_G存在如下关系：0.4<|f_D/f|<2.2；2<|f_G/f|<10。相对于现有技术，本实用新型具有低畸变，高分辨率，超宽工作距的特点。而且本实用新型通过合理使用玻璃组合能够实现大孔径F1.4。

Description

一种超低畸变的宽工作距光学系统

技术领域

本实用新型属于光学系统技术领域，尤其涉及一种超低畸变的宽工作距光学系统。

背景技术

普通的定焦镜头通常存在比较大的畸变，工作距范围较窄只能保证近距或远距的成像效果而不能兼顾。工业用的定焦镜头往往被用于检测、验伤等用途需要有很高的精度，加上被测物体多种多样，因此需要工业镜头具有低畸变与宽工作距的属性。

以往由于需求不大以及成像芯片规格较低，传统的工业镜头分辨率多集中在三百万到五百万像素之间，畸变规格通常在1％～0.2％之间。

随着工业自动化的发展，对检测精度要求越来越高。近年来由于电子科技的飞速发展，成像芯片的像素越来越高，4K级别的芯片也层出不穷。因此高精度高分辨率的检测成为了可能。很显然传统的工业镜头已经无法满足要求了。因此需要开发具有更高像素，更小畸变，更宽工作距离的工业镜头。

较为常见的工业镜头通常采用整个镜头移动来满足不同工作距离的聚焦需求，但是其无法很好的平衡不同工作距下的像质，因此在高像素模式下其工作距离非常有限只能满足近距离或者远距离使用而无法远近兼顾。

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种超低畸变的宽工作距光学系统，其采用5组7片全玻璃镜片，两群组内调焦的方式是通过在不同的工作距下调节两个群组的相对距离来聚焦。增加的一个群组用来平衡不同工作距离下的像质，使得本实用新型可以达到0.1m～无穷远的超宽工作距。此外，本实用新型通过对玻璃材料的优选搭配使得本实用新型可以达到1200万像素超高分辨率，1/1.7"大像面，最大光圈F1.4，以及0.035％以内的超低光学畸变，整体性能大大超越现有工业镜头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种超低畸变的宽工作距光学系统，其采用5组7片全玻璃镜片，两群组内调焦的方式是通过在不同的工作距下调节两个群组的相对距离来聚焦。增加的一个群组用来平衡不同工作距离下的像质，使得本实用新型可以达到0.1m～无穷远的超宽工作距。此外，本实用新型通过对玻璃材料的优选搭配使得本实用新型可以达到1200万像素超高分辨率，1/1.7"大像面，最大光圈F1.4，以及0.035％以内的超低光学畸变，整体性能大大超越现有工业镜头。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种超低畸变的宽工作距光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的可动群和固定群，所述可动群包括沿光线入射方向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，所述固定群包括第七透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜，所述第三透镜和所述第四透镜均为负光焦度透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为玻璃透镜；

所述光学系统的焦距f与所述可动群的焦距f_D及所述固定群焦距f_G存在如下关系：0.4<|f_D/f|<2.2；2<|f_G/f|<10。

作为本实用新型超低畸变的宽工作距光学系统的一种改进，所述第一透镜的朝向物方的一面为平面或凸面，所述第一透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

所述第二透镜的朝向物方的一面为凸面，所述第二透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

所述第三透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，所述第三透镜的朝向像方的一面为凹面；

所述第四透镜的朝向物方的一面为凹面，所述第四透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

所述第五透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，所述第五透镜的朝向像方的一面为凸面；

所述第六透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，所述第六透镜的朝向像方的一面为凸面。

作为本实用新型超低畸变的宽工作距光学系统的一种改进，所述第七透镜的朝向物方的一面为凸面，所述第七透镜的朝向像方的一面为凸面。

作为本实用新型超低畸变的宽工作距光学系统的一种改进，所述第一透镜与所述第二透镜通过垫圈紧靠，所述第二透镜和所述第三透镜通过光学胶粘合，所述第三透镜和所述第四透镜之间设置有可变光阑，并且所述第三透镜、所述可变光阑和所述第四透镜通过隔圈紧配，所述第四透镜和所述第五透镜通过光学胶粘合，所述第五透镜和所述第六透镜通过光学胶粘合。

作为本实用新型超低畸变的宽工作距光学系统的一种改进，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的焦距和折射率分别满足以下条件：

25＜f1＜95	1.43＜n1＜1.85
		7.1＜f2＜30.3	1.5＜n2＜1.9
-25.3＜f3＜-6.6	1.43＜n3＜1.88
		-15.5＜f4＜-2.9	1.55＜n4＜1.9
5.8＜f5＜26.7	1.43＜n5＜1.7
		8.3＜f6＜37.5	1.67＜n6＜2.1
20＜f7＜300	1.43＜n7＜1.7

其中，f1至f7分别为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的焦距，n1至n7分别为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的折射率。

相对于现有技术，本实用新型的光学系统包括可动群和固定群两个群组，两群组内调焦的方式是通过在不同的工作距下调节两个群组的相对距离来聚焦。增加的固定群用来平衡不同工作距离下的像质，使得本实用新型可以达到0.1m～无穷远的超宽工作距。而且本实用新型选择玻璃材料使得该光学系统可以达到1200万像素超高分辨率，1/1.7"大像面，最大光圈F1.4，以及0.035％以内的超低光学畸变，同时本实用新型具有温度补偿功能，能够达到在-40℃～80℃环境下使用不跑焦，整体性能大大超越现有工业镜头。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的光学结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

本实用新型提供了一种超低畸变的宽工作距光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的可动群和固定群，可动群包括沿光线入射方向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，固定群包括第七透镜；第一透镜、第二透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为正光焦度透镜，第三透镜和第四透镜均为负光焦度透镜；

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为玻璃透镜；

光学系统的焦距f与可动群的焦距f_D及固定群焦距f_G存在如下关系：0.4<|f_D/f|<2.2；2<|f_G/f|<10。

其中，第一透镜的朝向物方的一面为平面或凸面，第一透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

第二透镜的朝向物方的一面为凸面，第二透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

第三透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，第三透镜的朝向像方的一面为凹面；

第四透镜的朝向物方的一面为凹面，第四透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

第五透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，第五透镜的朝向像方的一面为凸面；

第六透镜的朝向物方的一面为平面、凹面或凸面，第六透镜的朝向像方的一面为凸面。

第七透镜的朝向物方的一面为凸面，第七透镜的朝向像方的一面为凸面。

第一透镜与第二透镜通过垫圈紧靠，第二透镜和第三透镜通过光学胶粘合，第三透镜和第四透镜之间设置有可变光阑，并且第三透镜、可变光阑和第四透镜通过隔圈紧配，第四透镜和第五透镜通过光学胶粘合，第五透镜和第六透镜通过光学胶粘合。

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的焦距和折射率分别满足以下条件：

其中，f1至f7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的焦距，n1至n7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的折射率。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种超低畸变的宽工作距光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的可动群和固定群，可动群包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6，固定群包括第七透镜7；第一透镜1、第二透镜2、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7均为正光焦度透镜，第三透镜3和第四透镜4均为负光焦度透镜；

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7均为玻璃透镜；

其中，第一透镜1的朝向物方的一面为凸面，第一透镜1的朝向像方的一面为凹面；

第二透镜2的朝向物方的一面为凸面，第二透镜2的朝向像方的一面为凹面；

第三透镜3的朝向物方的一面为凸面，第三透镜3的朝向像方的一面为凹面；

第四透镜4的朝向物方的一面为凹面，第四透镜4的朝向像方的一面为凹面；

第五透镜5的朝向物方的一面为凸面，第五透镜5的朝向像方的一面为凸面；

第六透镜6的朝向物方的一面为凹面，第六透镜6的朝向像方的一面为凸面。

第七透镜7的朝向物方的一面为凸面，第七透镜7的朝向像方的一面为凸面。

第一透镜1与第二透镜2通过垫圈紧靠，第二透镜2和第三透镜3通过光学胶粘合，第三透镜3和第四透镜4之间设置有可变光阑8，并且第三透镜3、可变光阑8和第四透镜4通过隔圈紧配，第四透镜4和第五透镜5通过光学胶粘合，第五透镜5和第六透镜6通过光学胶粘合。

该光学系统的七片透镜共十四个面的面型、曲率半径R、镜片厚度、镜片间距和镜片折射率nd分别满足以下条件：

表1：七片透镜的物理参数。

上表中，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面，上表同一面序号既有折射率数据nd，又有数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据nd的，数据D表示该透镜到下一透镜面的间距。其中，1-16是从物方到像方依次排列的面序号。即，面序号1和2分别对应第一透镜1朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号3和4分别对应第二透镜2朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号5和6分别对应第三透镜3朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号8和9分别对应第四透镜4朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号10和11分别对应第五透镜5朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号12和13分别对应第六透镜6朝向物方的一面和朝向像方的一面，面序号14和15分别对应第七透镜7朝向物方的一面和朝向像方的一面。

实践表明：该光学系统具有低畸变(0.035％以内)，高分辨率(1200万像素)，超宽工作距(0.1m～无穷远)的特点。而且本实用新型通过合理使用玻璃组合能够实现大孔径F1.4，并具备温度补偿功能，即在-40℃～80℃的环境下使用不跑焦。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种超低畸变的宽工作距光学系统，其特征在于：包括沿光线入射方向依次设置的可动群和固定群，所述可动群包括沿光线入射方向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，所述固定群包括第七透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜，所述第三透镜和所述第四透镜均为负光焦度透镜；

所述光学系统的焦距f与所述可动群的焦距f_D及所述固定群焦距f_G存在如下关系：0.4<|f_D/f|<2.2；2<|f_G/f|<10；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的焦距和折射率分别满足以下条件：

2.根据权利要求1所述的超低畸变的宽工作距光学系统，其特征在于：所述第一透镜的朝向物方的一面为平面或凸面，所述第一透镜的朝向像方的一面为平面、凹面或凸面；

3.根据权利要求1所述的超低畸变的宽工作距光学系统，其特征在于：所述第七透镜的朝向物方的一面为凸面，所述第七透镜的朝向像方的一面为凸面。

4.根据权利要求1所述的超低畸变的宽工作距光学系统，其特征在于：所述第一透镜与所述第二透镜通过垫圈紧靠，所述第二透镜和所述第三透镜通过光学胶粘合，所述第三透镜和所述第四透镜之间设置有可变光阑，并且所述第三透镜、所述可变光阑和所述第四透镜通过隔圈紧配，所述第四透镜和所述第五透镜通过光学胶粘合，所述第五透镜和所述第六透镜通过光学胶粘合。