[发明专利]一种超低畸变的双远心光学系统

说明书

本发明公开了一种超低畸变的双远心光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑和后透镜组；所述前透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述后透镜组包括第四透镜和第五透镜；所述第一透镜为光焦度为正的平凸透镜或双凸透镜，所述第二透镜和第四透镜为光焦度为正的双凸透镜，所述第三透镜为光焦度为负的双凹透镜，所述第五透镜为光焦度为正的弯月形透镜；所述第五透镜为厚透镜；所述第二透镜和第三透镜组成双胶合透镜。本发明仅采用5片常规球面透镜元件实现了物像双侧远心设计，获得近衍射极限的像质与极低畸变设计，实现物方不低于200mm的超长工作距离成像。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，更具体地说涉及一种超低畸变的双远心光学系统。

背景技术

基于远心光学系统的工业检测技术应用于高端自动化、机器视觉等领域，推动汽车产业、半导体集成电路制造、先进材料加工、航空航天高精密组装以及家电制造等行业的技术迭代与产业升级，在实现产品性能、效能、精度以及成本控制上展现了优越性。物像双侧远心光学系统既可以消除物方空间被测物体的视觉误差，又可以消除像方探测器处于不同像面位置引起的倍率误差，获得恒定的检测倍率，实现无失真的形状及尺寸等特征检测，在工业检测领域获得了广泛的应用。

当前市面上物像双侧远心光学系统存在透镜数量较多、成本较高等问题，成像质量方面存在边缘畸变及远心度较大等不足，无法解决解决了实现长工作距离与高分辨率探测成像之间的技术难题，同时在解决长工作距离与高分辨率探测成像之间的技术难题的前提无法获得低成本制造的优势。

发明内容

本发明提供一种超低畸变的双远心光学系统，通过较少透镜数量，实现高分辨率与极低畸变成像，有利于降低制造成本。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种超低畸变的双远心光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑和后透镜组；

所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜和第五透镜；所述光学系统的像面位于所述第五透镜的后端；

所述第一透镜为光焦度为正的平凸透镜或双凸透镜，所述第二透镜和第四透镜为光焦度为正的双凸透镜，所述第三透镜为光焦度为负的双凹透镜，所述第五透镜为光焦度为正的弯月形透镜；所述第五透镜为厚透镜；

所述第二透镜和第三透镜组成双胶合透镜。

进一步，所述光学系统的像高与物高的比值为放大倍率X，所述放大倍率X满足：

0.12≤|X|≤0.36。

进一步，所述前透镜组的光焦度为正，所述后透镜组的光焦度为正，所述前透镜组的光焦度为所述后透镜组的光焦度为其中与的比值满足：

进一步，所述光学系统的不同物点光束的主光线与光轴的夹角为θ₁，到达像面光束的主光线与光轴的夹角为θ₂，所述θ₁和θ₂满足：

0°≤|θ₁|≤0.15°；

0°≤|θ₂|≤0.25°。

进一步，所述光学系统的最大视场的主光线在第一透镜上的高度值为h_A1，所述最大视场的主光线在第二透镜上的高度值为h_A2，则h_A2与h_A1的比值满足：

0.10≤|h_A2/h_A1|≤0.25。