全画幅成像双远心光学系统、全画幅成像装置、光学镜头的制作方法

本申请涉及用于工业精密检测的光学系统，特别是一种全画幅成像双远心光学系统、全画幅成像装置、光学镜头，属于光学领域。
背景技术：
：随着中国制造2025的推进，各种精密制造技术都取得了巨大发展，精密机械检测作为精密制造技术的重要一环也取得巨大进步。双远心光学系统依据其独特的光学特性：高分辨率、超宽景深、超低畸变、定倍率成像以及独有的平行光设计等特性，给机器视觉精密检测带来质的飞跃。局限于成本、设计和制造技术，目前市面上的大部分双远心系统都比较小，难以满足对大尺寸物体的精密检测。全画幅(或称全片幅，135全画幅，英语：fullframe，德语：kleinbildfilm)是一个摄影方面的术语，指的是感光面积为36×24mm尺寸大小的规格。这一规格被用于描述镜头的成像圈指标和感光元件的尺寸。随着摄影技术的发展，高分辨率的全画幅彩色相机已经非常普及。但目前市场上与之搭配的远心光学系统寥寥无几，双远心光学系统更难以寻觅。技术实现要素：根据本申请的一个方面，提供了一种全画幅成像双远心光学系统，该系统具有大物面、低畸变、高分辨率、超宽景深等特点。所述全画幅成像双远心光学系统，其特征在于，包括：沿光线入射方向，从物侧到像侧依次排列的第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第一双凹负透镜、第一弯月正透镜、第二弯月正透镜、弯月负透镜、可变光栏、第二双凹负透镜、第三双凸正透镜和第四双凸正透镜。本申请提供的光学系统，在实现全画幅成像、双远心的同时还能保证成像的清晰度和低畸变、高分辨率、超宽景深。成像效果较优。各镜片之间的距离可根据成像清晰度进行优化。可选地，所述第二双凸正透镜与所述第一双凹负透镜的胶合面胶合，所述第一双凹负透镜的胶合面朝向物侧。对上述镜片进行胶合，能降低加工难度，减小加工公差，提高成像质量，提高优化效率。可选地，所述第二弯月正透镜与所述弯月负透镜的胶合面胶合，所述弯月负透镜的胶合面朝向物侧。对上述镜片进行胶合，能降低加工难度，减小加工公差，提高成像质量，提高优化效率。可选地，所述第二双凹负透镜与所述第三双凸正透镜的胶合面胶合，所述第三双凸正透镜的胶合面朝向物侧。对上述镜片进行胶合，能降低加工难度，减小加工公差，提高成像质量，提高优化效率。为了汇聚光束和降低成本，可选地，所述第一双凸正透镜采用冕牌玻璃，且满足以下条件：d1≤260.0mm2≤f1/d1≤3其中，d1表示第一双凸正透镜的直径，f1表示第一双凸正透镜的焦距；为了校正二级光谱，优选地，所述第一弯月正透镜采用氟冕玻璃。可选地，为了校正倍率色差，同时优化象散和慧差，所述第二双凸正透镜与所述第一双凹负透镜胶合后满足以下条件：1.1≤(|f2|/|f3|)≤1.2v2/v3≤0.94其中，f2表示所述第二双凸正透镜的焦距，f3表示所述第一双凹负透镜的焦距，v2表示所述第二双凸正透镜材料的色散系数，v3表示所述第一双凹正透镜材料的色散系数。为了校正轴向色差和场曲，可选地，所述第二弯月正透镜与所述弯月负透镜胶合后满足以下条件：1.8≤|f5|/|f6|≤22.8≤v5/v6r6b≤7.5mm其中，f5表示所述第二弯月正透镜的焦距，f6表示所述弯月负透镜的焦距，v5表示所述第二弯月正透镜材料的色散系数，v6表示所述弯月负透镜材料的色散系数，r6b表示所述弯月负透镜的第二个表面的曲率半径。为了保证像方远心度，减小主光线到达像面的角度，可选地，所述第四双凸正透镜满足以下条件：n9≥1.85f9≤100mm其中，n9表示所述第四双凸正透镜的折射率，f9表示所述第四双凸正透镜的焦距。根据本申请的又一个方面，提供了一种全画幅成像装置，包括如上述的全画幅成像双远心光学系统。本申请提供的全画幅成像双远心光学系统通过与已有的全画幅成像装置进行组合后，能进一步提高全画幅成像装置的成像效果。根据本申请的又一个方面，提供了一种光学镜头，其特征在于，包括如上述的全画幅成像双远心光学系统。本申请提供的全画幅成像双远心光学系统加装镜头外壳组件后，可以得到具有全画幅成像效果的镜头。本申请能产生的有益效果包括：1)本申请所提供的全画幅成像双远心光学系统，具有全画幅像面的成像能力，能够对大物面清晰成像，同时具备双远心、低畸变和大景深的成像特点，满足精密机械检测对大尺寸物体的检测要求。2)本申请所提供的全画幅成像装置，通过增加上述全画幅成像双远心光学系统可实现更好的全画幅成像。3)本申请所提供的光学镜头，可实现全画幅成像效果。附图说明图1为本申请一种实施方式中全画幅成像双远心光学系统结构示意图；图2为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统在65lp/mm的调制传递函数特性曲线图，其中t表示子午，s表示弧矢；图3为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统在d光的点列图大小，单位为um，其中，(a)物高为0mm；(b)物高为68.70mm；(c)物高为97.12mm；(d)物高为119.00mm；图4为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统在d光的畸变图；图5为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统的轴向色差曲线图，单位为um；图6为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统的倍率色差曲线图，单位为um；图7为本申请一种实施例中全画幅成像双远心光学系统的像面照度曲线图；部件和附图标记列表：具体实施方式下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于此实施例。参见图1，本实施例中全画幅成像双远心光学系统，沿光线入射方向，从物侧到像侧依次排列的：第一双凸正透镜g1、第二双凸正透镜g2、胶合面朝向物侧的第一双凹负透镜g3、第一弯月正透镜g4、第二弯月正透镜g5、胶合面朝向物侧的弯月负透镜g6、光栏为可变光栏s、第二双凹负透镜g7、胶合面朝向物侧的第三双凸正透镜g8和胶合面朝向物侧的第四双凸正透镜g9。第二双凸正透镜g2与第一双凹负透镜g3的胶合面胶合。第二弯月正透镜g5与弯月负透镜g6的胶合面胶合。第二双凹负透镜g7与第三双凸正透镜g8的胶合面胶合。第二双凹负透镜g7与第三双凸正透镜g8的胶合面胶合。在本实施例中光学系统所达到的技术指标如下：1、工作波段0.48um～0.65um2、工作距离410mm3、放大倍率0.182倍4、像面直径>43.3mm5、物方直径>238mm6、光学总长<690mm7、工作f/#6.08、像方远心度<0.1°9、物方远心度<0.1°10、像方调制传递函数>0.4@65lp/mm11、物方景深>19.4mm@f1612、相对照度>80％13、畸变<0.2％在本实施例中，各镜片的参数如表1所示。表1表面序号曲率半径厚度(间隔)折射率色散系数编号1(物面)无穷大410.002358.4433.951.5264.21g13-3978.70450.004140.0113.471.7229.51g25-140.014.001.9031.42g36298.4710.74756.009.871.5081.59g48150.3425.28926.629.171.5968.62g51052.6712.071.8523.79g61114.707.0212(光栏)无穷大30.55s13-83.294.731.9031.42g714291.1214.441.7250.35g815-38.450.40161336.508.511.8839.23g917-90.3654.5018(像面)无穷大按表1中数据采用软件仿真，经过光线追击法得到仿真结果，将仿真结果按以下文献【1】～【3】公开的计算，得到图2～图7所示结果：【1】袁旭沧.光学设计[m].科学出版社,1983.【2】fischerre,tadic-galebb,yoderpr,etal.opticalsystemdesign[m].newyork:mcgrawhill,2000.【3】kingslaker,johnsonrb.lensdesignfundamentals[m].academicpress,2009.本实施例所得光学系统在65lp/mm全视场下的调制传递函数如图2所示，所得光学系统的调制传递函数在65lp/mm全视场都大于0.5。由图3可知，所得光学系统的像方解像能力优于5um。由图4可知，所得光学系统的场曲小于0.2，畸变小于0.1％。由图5可知，所得光学系统的轴向色差小于50um。由图6可知，所得光学系统的倍率色差在衍射极限之内。由图7可知，所得光学系统的相对照度大于85％。以上实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。当前第1页12