CN102183834B - 短焦距镜头物像空间拉伸方法 - Google Patents

短焦距镜头物像空间拉伸方法 Download PDF

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Abstract

一种短焦距镜头物像空间拉伸方法，属于光学技术领域。本发明的目的是提供一种不改变成像尺寸，且不改变镜头焦距参数同时增加物像空间的短焦距镜头物像空间拉伸方法。本发明利用两个等参数的短焦距的镜头，在两个短焦距镜头中间加一组转像镜，形成组合镜头；透镜组的组合方法是根据物距像距和镜头焦距的要求确定；物体通过透镜A成像在转像镜组中间形成缩小的倒立的实像，该实像再通过镜头B继续成像，形成正立的放大的实像；转像镜组不起成像作用，只起到汇聚光线的作用，转像镜组的直径必须大于透镜A所称的像的长度。本发明的积极效果在于组合镜头焦距与短焦距镜头焦距相同。物距、像距在镜头3倍焦距以外，加大了物象空间，减小了成像视角，从而减小成像的光能损失。

Description

短焦距镜头物像空间拉伸方法
技术领域
本发明属于光学技术领域。
背景技术
在工业检测和图像纠正中经常用到短焦距镜头。现有的短焦距的镜头物像空间很小，成像视角很大，适用于大像幅、广角成像。对于小像幅成像系统则光能量损失多，且物像空间很小，在物像空间内不能放置较多较大的器件。通常只能用长焦距的镜头代替短焦距镜头。用长焦距替代短焦距镜头时虽然能增大物像空间，但成像尺寸发生了变化。有些成像设备对镜头焦距要求比较严格，不能用长焦距代替短焦距，而且要求要有一定的物像空间。只能把物像主平面的间距拉大。但根据光学组合镜头原理，拉伸物像空间只能用拉伸物像主平面的方法实现物或像空间，但是拉伸物像主平面时只能使物像主平面向一个方向移动，即拉大物主平面与镜头中心的间距，则像主平面与镜头中心的间距就会缩短。不可能同时拉大物像空间的间距。
发明内容
本发明的目的是提供一种不改变成像尺寸，且不改变镜头焦距参数同时增加物像空间的短焦距镜头物像空间拉伸方法。
本发明利用两个等参数的短焦距的镜头，在两个短焦距镜头中间加一组转像镜，形成组合镜头；
透镜组的组合方法是根据物距像距和镜头焦距的要求确定；
物体通过透镜A成像在转像镜组中间形成缩小的倒立的实像，该实像再通过镜头B继续成像，形成正立的放大的的实像；
转像镜组不起成像作用，只起到汇聚光线的作用，转像镜组的直径必须大于透镜A所称的像的长度。
本发明的积极效果在于组合镜头焦距与短焦距镜头焦距相同。物距、像距在镜头3倍焦距以外，加大了物象空间，减小了成像视角，从而减小成像的光能损失。同时增加物像空间的方法，其方法不改变成像尺寸，可减小镜头视角，且不改变镜头焦距参数。减少光能量损失等特点。
附图说明
图1是本发明组合镜头示意图；
图中1是短焦距镜头（透镜A）；2是转像镜组；3是短焦距镜头（透镜B）；
图2是本发明组合透镜成像和单透镜成像示意图；
图中1是透镜A，2是转像镜组；3是透镜B；4是光线；5是物体；6是物体的成像；7是透镜A成的像；
图3是本发明组合透镜纠正前的图像；
图4是本发明组合透镜纠正后的图像。
具体实施方式
本发明利用两个等参数的短焦距的镜头，在两个短焦距镜头中间加一组转像镜，形成组合镜头；
透镜组的组合方法是根据物距像距和镜头焦距的要求确定；
物体通过透镜A成像在转像镜组中间形成缩小的倒立的实像，该实像再通过镜头B继续成像，形成正立的放大的的实像；
转像镜组不起成像作用，只起到汇聚光线的作用，转像镜组的直径必须大于透镜A所称的像的长度。
设短焦距相机的焦距为F，物镜A与物镜B之间中心距离为△，光路放大倍数为β
转像透镜组焦距为△/4，
物距                                                 
Figure 299021DEST_PATH_IMAGE001
 ，
像距
Figure 432675DEST_PATH_IMAGE002
Figure 39237DEST_PATH_IMAGE003
Figure 32601DEST_PATH_IMAGE005
透镜组的组合方法是先根据物距像距和镜头焦距的要求再确定△值，即可满足成像要求。成像质量只与透镜A、透镜B镜头质量有关。
物像空间可拉大4f以上。
组合透镜成像规律如图2的上半部分所示：物体通过透镜A成像在转像镜组中间形成缩小的倒立的实像，该实像再通过透镜B继续成像，形成正立的放大的的实像；转像镜组不起成像作用，只起到汇聚光线的作用。如果没有转像镜组，通过透镜A的光线①就不能进入透镜B中，有了转像镜组后光线被转像镜组汇聚到透镜B中。转像镜组的直径必须大于透镜A所称的像的长度，这样就能把入射到透镜A中的全部光线全部由透镜B出射，使两次成像的光能量不受损失。转像镜组的焦距为△/4。△的取值为2F<△≤3F。理想取值为△=3F。
图2的下半部分是同等焦距、等大物体、成像跟图2的上半部分的像大小相同的成像光路。单镜头的物距
Figure 724613DEST_PATH_IMAGE006
。
单镜头成像的像距
Figure 461625DEST_PATH_IMAGE007
Figure 922693DEST_PATH_IMAGE008
  所以L1>L2
  所以L1′>L2′。
由图2的上半部分和下半部分图中可以看出：等大物体成相同大小的像所需的物距和像距是不同的。组合镜头的物距、像距大于单镜头的物距、像距。即：
L1＞L2
L1′＞L2′
且组合镜头的物空间程度为L1+△/2，像空间长度为L1′+△/2。
用两个F=75mm的RODENSTOCK镜头做组合透镜，转像镜是用3片焦距为141mm直径为86mm的双凸透镜组合成焦距为56.25mm的转像镜组。取△=225mm。组合后的总长度为255mm。用于等比例纠正75mm相机照的图片。物、像空间分别拉伸到225mm。成像质量如图3和图4所示。

Claims (1)

1.一种短焦距镜头物像空间拉伸方法，其特征在于：
利用两个等参数的短焦距镜头，在两个短焦距镜头中间加一组转像镜组，形成组合镜头；透镜组的组合方法是根据物距像距和镜头焦距的要求确定镜头1与镜头3之间中心距离；
物体通过镜头1成像在转像镜组中间形成缩小的倒立的实像，该实像再通过镜头3继续成像，形成正立的放大的的实像；
设短焦距镜头的焦距为F，镜头1与镜头3之间中心距离为△，△的取值为2F<△≤3F，光路放大倍数为β，转像镜组焦距为△/4，
物距  
Figure 65969DEST_PATH_IMAGE001
 
像距
Figure 398861DEST_PATH_IMAGE002
Figure 213233DEST_PATH_IMAGE004
 转像镜组不起成像作用，只起到汇聚光线的作用，转像镜组的直径必须大于镜头1所成的像的长度。
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