CN110673321A - 用于高光学扩展量模块化变焦镜头的镜头连接件 - Google Patents

Abstract

镜头连接模块配置用来与有限共轭光学组件的变焦模块进行对接。镜头连接模块包括一个镜头组件，其具有正焦距，并具有16‑25mm的瞳孔以及大于50mm的瞳深。

Description

用于高光学扩展量模块化变焦镜头的镜头连接件

技术领域

本发明一般涉及到与相机或者目镜一起使用的一种光学变焦镜头组件，其目的是为了观察和检查物体。 更具体地说，本发明涉及到一种光学组件或镜头组件，其特征是具有多个模块化零件，高光学扩展量保持 特性、波长校正范围宽，或变焦范围大，或者其特性组合。

背景技术

变焦范围广、工作距离长的有限共轭镜头的历史可以追溯到几十年前。Bausch和Lomb在Stereo Zoom 4型至7型中使用了变焦模块，这种模块是在1959年开始制造的。最常见的放大倍数范围为0.7X-3X，最 高放大倍数(如：3X)与最低放大倍数(如：0.7X)的比率3/0.7，或者约为4.3，可以写作4.3:1。图1为传 统Bausch和Lomb StereoZoom4所采用的目镜舱，放大倍数范围为0.7-3X。图2为传统Bausch和Lomb StereoZoom4所采用的完整立体显微镜支架。

即使是在当时，为了使立体显微镜头可在多种支架和台面上使用，引入了一种名为镜舱的模块化理念 设计。这种产品目的是为了与目镜放大镜一起使用，它规定了所需要的有限视场，以及所需要的有限数值 孔径，以实现2弧分/光线对的有限分辨率。

技术创新日新月异，尤其是在20世纪80年代，最终沿着两条产品开发路线进行，直今仍在创新。一 条路线涉及在立体显微镜范围内继续使用。图3是现在传统珠宝商仍在使用的StereoZoom显微镜实例。图 3所示的立体显微镜最高与最低放大倍数比为6.5:1，通常使用放大倍数范围为0.7-4.5X的变焦室。按照图 3的光学组件可用于各种不同的目镜放大镜和Barlow镜头，以调整视觉放大率。另一条路线涉及与在视频 系统中使用的单目镜非常相似的变焦室，其最高放大倍数与最低放大倍数比为6.5:1。这些系统可将物体或 场景图片显示在一块对角线最大约为11mm的传感器上，通常称之为2/3”帧相机。该视场连同约为0.0388 的最大后数值孔径(NA)，与原来的立体显微镜设计保持大致一致。本发明人认为，如果最大程度地加以利 用，或者以其它方式优化最大性能质量或者效率，原则上，这些相机可实现0.45mm²sr(平方毫米立体弧度) 的最大光学扩展量，渐晕低于10％。

图4A-4C以示意图的方式给出了一种光学组件的实例，它可以实现约为0.45mm²sr的光学扩展量，光 晕低于10％。图4A-4C以示意图的方式给出了三种布置，包括图4A的低放大倍数布置，图4B的中等放大 倍数布置，图4C的高放大倍数布置。图4A-4C中所示的光学布置，从镜头组件的物端到像端，每个包括： 第一对静止双合透镜G10，G20，第一个活动双合透镜G30，第二个活动双合透镜G50，以及第二对静止双 合透镜G60，G70。活动双合透镜G30,G50相对于每个静止双合透镜G10,G20,G60,G70的位置是可以调节 的，以便在图4A-4C的光学组件的最小和最大放大倍数范围内选择一个放大倍数。

本发明人认识到一种可能性，在相对照度损失很高和/或像差加大的情况下，一种较大的传感器，例如： 对角线长16mm或者幅面1”的传感器，可与图4A-4C的光学部件组合，这样，和单目镜视频系统所使用 的大致相同的光学组件可以向相机中1英寸幅面传感器视场提供图像，这种相机的光学扩展量范围高于 0.45mm²sr,最大约0.95mm²sr。但是，在其它所有条件都相同的情况下，这种相机可能会表现出较低的最佳 观察性能，或者在视场的外部照度降低，或者两者都有。在光晕或者在全对角线视场照度损失的实例中， 降低光椎角度可以将图4A-4C的光学组件的最高可实现的光学扩展量降低到低于0.95mm²sr.

希望有一种相机，可以包括一种光学组件，通过配置，可以降低光学质量损失，在高于0.95mm²sr的 光学扩展量范围内光晕低于10％。进一步的理想是有这样一种相机和光学部件，通过配置在约为0.95-4.65 mm²sr光学扩展量范围中工作，尤其是这种相机和光学组件还可以提高性能，这可以通过降低光质量损失 得以证实，其光晕低于10％。

附图说明

图1为Bausch和Lomb StereoZoom4所采用的传统目镜舱,放大倍数范围为0.7-3X。

图2为Bausch和Lomb StereoZoom4所采用的传统的完整立体显微镜支架。

图3为一种传统珠宝商使用的StereoZoom显微镜。

图4A-4C以示意图的方式给出了一种显微镜有限轭距成像系统用传统光学部件，光学扩展量约为 0.45mm²sr。

图5A-5C以示意图的方式给出了一种有限轭距系统光学组件的核心变焦模块(图27A中的m2)或者无焦 变焦模块的第一种具体实施例，在此第一种实例中表现出最高最低放大倍数比7:1以及光学扩展量约为 1.57mm²sr，并且在第一种实例中包括一个静止正片组G201，一个负片活动组G301，一个正片活动组G401， 一个负片活动组G501，一个静止正片组G601，它们可以按照表1提出的光学配方配置。在光学组件的日 常操作中，“静止”组相对于其它静止镜头组来说，是“不动的”，静止组相对于其它静止或者固定元件(如 成像传感器、外壳、相机底座或者其它在日常操作中不移动的其它组件)来说也是不动的，它们可以与光 学组件一起被组装在相机中，包括与静止镜头组牢固对接且沿着光学路径排列在固定位置的结构组件，以 及与活动镜头组牢固对接且沿着光学组件的光学路径排列并且前后精确移动进行光学组件的调节、设定和/ 或控制放大倍数或者变焦设定的结构组件。

图6A-6C以示意图的方式给出了一种有限轭距系统光学组件的核心变焦或者无焦变焦模块的第二种具体 实施例，在此第二种实例中还表现出最高与最低放大倍数比7:1，以及光学扩展量约为1.57mm²sr，在此第 二种实例中，还包括一个静止正片组G202，一个负片活动组G302，一个正片静止组G402，一个负片活动 组G502，一个静止正片组G602，其可以按照表2中提出的光学配方实例配置。

图7A-7C以示意图的方式给出了一种有限轭距光学系统光学组件的核心变焦或者无焦变焦模块的第三种具 体实施例，在这第三种实例中表现出最高最低放大倍数比7:1以及光学扩展量约为1.58mm²sr，并且在这第 三种实例中包括一个静止正片组G203，一个负片活动组G303，一个负片活动组G403，一个负片活动组 G503，一个静止正片组G603，它们可以按照表3提出的光学配方配置。

图8A-8C以示意图的方式给出了一种有限轭距系统光学系统的光学组件的核心变焦或者无焦变焦模块的第 四种具体实施例，在这第四种实例中表现出最高最低放大倍数比16:1以及光学扩展量约为1.58mm²sr，并 且在这第四种实例中包括一个静止正片组G204，一个负片活动组G304，一个正片活动组G404，一个负片 活动组G504，一个静止正片组G604，它们可以按照表4提出的光学配方实例配置。

图9A-9C以示意图的方式给出了一种有限轭距光学系统组件的核心变焦或者无焦变焦模块的第五种具体实 施例，在此第五种实例中还表现出最高与最低放大倍数比6.2:1，以及光学扩展量约为2.88mm²sr，在此第 五种实例中，还包括一个静止正片组G205，一个负片活动组G305，一个正片活动组G405，一个负片活动 组G505，一个静止正片组G605，其可以按照表5中提出的光学配方实例配置。

图10A-10C以示意图的方式给出了一种有限轭距光学系统光学组件的核心变焦或者无焦变焦模块的第六种 具体实施例，在此第六种实例中表现出最高最低放大倍数比12:1以及光学扩展量约为2.88mm²sr，并且在 这第六种实例中包括一个静止正片组G206，一个负片活动组G306，一个正片活动组G406，一个负片活动 组G506，一个静止正片组G606，它们可以按照表6提出的光学配方实例配置。

图11A-11C以示意图的方式给出了一种有限轭距系统光学系统的光学组件的核心变焦或者无焦变焦模块的 第七种具体实施例，在这第七种实例中表现出最高最低放大倍数比5.7:1以及光学扩展量约为4.65mm²sr， 并且在这第七种实例中包括一个静止正片组G207，一个负片活动组G307，一个正片静止组G407，一个负 片活动组G507，一个静止正片组G607，它们可以按照表7提出的光学配方实例配置。

图12以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例8，其可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦部件，在这种实例中其具有1.58mm²sr 的光学扩展量，11mm的传感器覆盖，16mm的光圈，以及97.86mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组 G708，其可以按照表8中提出的光学配方实例配置。

图13以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例9，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦部件，在这种实例中，其具有1.58mm²sr 的光学扩展量，16mm的传感器覆盖，16mm的光圈，以及97.86mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组 G709，其可以按照表9中提出的光学配方实例配置。

图14以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例10，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，在这种实例中其具有1.58mm²sr 的光学扩展量，22mm的传感器覆盖，16mm的光圈，以及97.86mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G710，其可以按照表10中提出的光学配方实例配置。

图15以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例11，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有1.58mm²sr的光学扩展量， 32mm的传感器覆盖，16mm的光圈，以及97.86mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G711，其可以按 照表11中提出的光学配方实例配置。

图16以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例12，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有3.21mm²sr的光学扩展量， 16mm的传感器覆盖，20mm的光圈，以及119.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G712，其可以按 照表12中提出的光学配方实例配置。

图17以示意图的方式给出了一种后适配器光学组件、或者后适配器模块的具体实施例13，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有3.21mm²sr的光学扩展量， 32mm的传感器覆盖，20mm的光圈，以及119.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G713，其可以按 照表13中提出的光学配方实例配置。

图18以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件或者镜头附件模块的具体实施例14，它可以为一种有限 轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有12.5mm的视场，19mm的光 圈，以及105.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G114，其可以按照表14中提出的光学配方实例配 置。

图19以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件、或者镜头附件模块的具体实施例15，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其表现出25mm的视场，19mm 的光圈，以及105.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G115，其可以按照表15中提出的光学配方实 例配置。

图20以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件、或者镜头附件模块的具体实施例16，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其表现出33.3mm的视场，19mm 的光圈，以及105.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G116，其可以按照表16中提出的光学配方实 例配置。

图21以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件、或者镜头附件模块的具体实施例17，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其表现出50mm的视场，19mm 的光圈，以及105.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G117，其可以按照表17中提出的光学配方实 例配置。

图22以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件、或者镜头附件模块的具体实施例18，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有100mm的视场，19mm的 光圈，以及105.5mm的瞳深，在此实例中包括一个光学组G118，其可以按照表18中提出的光学配方实例 配置。

图23以示意图的方式给出了一种镜头附件光学组件、或者镜头附件模块的具体实施例19，它可以为一种有 限轭距光学系统的光学组件配置，此光学组件也可以包括一个变焦组件，其具有100mm的视场，19mm的 光圈，以及105.5mm的瞳深，其具有某种通过缩放的远心主光线特性，在此实例中包括一个光学组G119， 其可以按照表19中提出的光学配方实例配置。

图24A-24C以示意图的方式给出了成像系统光学组件的一种有限轭距具体实施例20，其分别布置用于低放 大倍数、中等放大倍数和高放大倍数，包括三个光学模块m124,m224和m324，这三个光学模块位于物体 和成像传感器之间，包括一个镜头附件模块m124，如图21所示和具体实施例17所介绍，包括一个正片焦 距组G120，一个变焦模块m224，如具有光学扩展量约为1.57mm²sr的无焦变焦模块，如图6和具体实施 例2所示和介绍，且包括五个镜头组，包括一个静止正片组G220，一个负片活动组G320，一个正片静止 组G420，一个负片活动组G520，一个静止正片组G620，一个后适配器模块m324，如图13和具体实施例 9所示和介绍，其包括一个正片焦距组G720，这些一起可具有0.34X-2.4X的放大倍数范围，其可以按照表 20中提出的光学配方实例配置。

图25A-25C以示意图的方式给出了成像系统光学组件的一种有限轭距具体实施例21，其分别布置用于低放 大倍数、中等放大倍数和高放大倍数，包括三个光学模块m125,m225和m325，这三个光学模块位于物体 和成像传感器之间，包括一个镜头附件模块m125，如图19所示和具体实施例15所介绍，包括一个正片焦 距组G121，一个模块m225，其包括一个变焦部件，或者一个核心变焦模块m225，其在本实例中包括一个 7:1的无焦变焦模块，其光学扩展量约为1.57mm²sr，其包括五个镜头组，包括一个静止正片组G221，一 个负片活动组G321，一个正片静止组G421，一个负片活动组G521，一个静止正片组G621，且其包括一 个后适配器模块m325，如图13和具体实施例9所示和介绍，其包括带有一个正片焦距组G721的后适配器， 这些一起具有0.68X-4.8X的放大倍数范围，其可以按照表21中提出的光学配方实例配置。

图26A-26C以示意图的方式给出了成像系统光学组件的一种有限轭距具体实施例22，其分别布置用于低放 大倍数、中等放大倍数和高放大倍数，包括三个光学模块m126,m226和m326，这三个光学模块位于物体 和成像传感器之间，包括一个镜头附件模块m126，如图18所示和具体实施例14所介绍，包括一个正片焦 距组G122，一个模块m226，其包括一个变焦模块或者核心变焦模块m226，其在本实例中包括一个7:1的 无焦变焦模块，其光学扩展量约为1.57mm²sr，如在图6和具体实施例2中所示和所介绍，其包括五个镜 头组，包括一个静止正片组G222，一个负片活动组G322，一个正片静止组G422，一个负片活动组G522，一个静止正片组G622，一个后附件模块m326，如图15和具体实施例11所示和介绍，其包括带有一个正 片焦距组G722的后适配器，这些一起具有2.72X-19.2X的放大倍数范围，其可以按照表22中提出的光学 配方实例配置。

图27A以示意图的方式给出了一种按照某种具体实施例配置的相机系统实例，包括一个相机底座cm，一个 后适配器模块m3，一个平底座fm或者拚合夹具sc，一个核心变焦模块m2，一个照明部件1c，一个联结 器cc，以及一个镜头附件模块m1。

图27B以示意图的方式给出了相机底座cm1,cm2和cm3的实例。

图27C以示意图的方式给出了后适配器模块m327,m328,m329和m330的4个实例，其可按照表24配置。

图27D以示意图的方式给出了按照某种具体实施例的一种平底座fm1和拚合夹具sc1的实例。

图27E以示意图的方式给出了按照某种具体实施例的核心变焦模块m227，m228,m229,m230和m231实例。

图27F以示意图的方式给出了按照某种具体实施例的两种照明部件选择，包括一种LED照明器1c1，同轴 电缆1c2和联结器cc。

图27G以示意图的方式给出了可按照表23配置的镜头附件模块m127,m128,m 129,m130,m131,m132和 m133实例。

图28以示意图的方式给出了按照某种具体实施例的一种套管镜头或者后适配器。图28所示的后适配器可 以被包含在图24A-24C的模块m324、图25A-25C的模块m325、和/或图26A-26C的模块m326或者图27A 的适配器m3中或者与其组合在一起，或者被包含在图27C中以示意图的方式给出的后适配器模块m327, m328,m329或者m330中，或者被包含在图12-17中以示意图的方式给出的任何实例中。图28的套管镜头 或者后适配器可以与光学组件中的变焦组件和镜头附件对接，此光学组件的光学扩展量在0.95mm²sr和 4.95mm²sr之间，或者在图28的后适配器的特殊实例中，光学扩展量为1.58mm²sr，尺寸变量如表24中列 出的A,B,&C。

表格简要说明

表1是按照某具体实施例配置并在图5中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表2是按照某具体实施例配置并在图6中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表3是按照某具体实施例配置并在图7中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表4是按照某具体实施例配置并在图8中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表5是按照某具体实施例配置并在图9中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表6是按照某具体实施例配置并在图10中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表7是按照某具体实施例配置并在图11中以示意图的方式给出的无焦变焦光学组件的光学配方实例。

表8是一种按照图12中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表9是一种按照图13中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表10是一种按照图14中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表11是一种按照图15中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表12是一种按照图16中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表13是一种按照图17中所示的具体实施例配置的后适配器光学组件的光学配方实例。

表14是一种按照图18中所示的具体实施例配置的镜头附件光学组件的光学配方实例。

表15是一种按照图19中所示的具体实施例配置的镜头附件光学组件的光学配方实例。

表16是一种按照图20中所示的具体实施例配置的镜头附件有限轭距光学组件的光学配方实例。

表17是一种按照图21中所示的具体实施例配置的镜头附件光学组件的光学配方实例。

表18是一种按照图22中所示的具体实施例配置的镜头附件光学组件的光学配方实例。

表19是一种按照图23中所示的具体实施例配置的镜头附件光学组件的光学配方实例。

表20是一种有限轭距光学组件的光学配方实例，这种光学组件包括一个镜头附件模块m124，一个核心变 焦模块m224，一个后适配器模块m324，其可以按照图24A-24C所示的具体实施例配置。

表21是一种有限轭距光学组件的光学配方实例，这种光学组件包括一个镜头附件模块m125，一个核心变 焦模块m225，一个后适配器模块m325，其可以按照图25A-25C所示的具体实施例配置。

表22是一种有限轭距光学组件的光学配方实例，这种光学组件包括一个镜头附件模块m126，一个核心变 焦模块m226，一个后适配器模块m326，其可以按照图26A-26C所示的具体实施例配置。

表23是图27A和/或图27G中所示的镜头附件或者具有大工作距离/焦距比(WD/FL)，位于50mm或更长距 离上直径为16-25mm的外部入射光瞳的物镜的具体实施例。

表24是如图27A和/或图27C所示的后适配器或者套管镜头的具体实施例，其光程/焦距比短，置于50mm 或者更长距离上直径为16-25mm的外部入射光瞳，光学扩展量约为1.58mm²sr。

表25是一种按照某具体实施例的视图矩阵的变焦视场，代表了图27A-27G所示的具体实施例的模块化系 统特性。

Table1：Embodiment1

Table2：Embodiment2

Table3：Embodiment3

Table4：Embodiment4

Table5：Embodiment5

Table6：Embodiment6

Table7：Embodiment7

Table8：Embodiment8

Table9：Embodiment9

Table10：Embodiment10

Table11：Embodiment11

Table12：Embodiment12

Table13：Embodiment13

Table14：Embodiment14

Table15：Embodiment15

Table16：Embodiment16

Table17：Embodiment17

Table18：Embodiment18

Table19：Embodiment19

Table20：Embodiment20

Table21：Embodiment21

Table22：Embodiment22

UltraZoom

具体实施例

有限轭距相机、光学组件、镜头组件和/或数字显微镜包括一种模块化的光学组件或者模块化的镜头系 统。本文所述的是几种能够提供一定范围或者涵盖多种感应器幅面大小的数值孔径，且具有变焦能力的具 体实施例。一种按照某种具体实施例的镜头系统可以具有有利的光学扩展能力，光学扩展量定义为光瞳面 积乘以视场立体角[Smith-现代光学设计，第716页，本书全文引用]。[光学扩展量＝π*A*sin²θ]等式 1[Bentley&Olson—镜头设计的现场指导，120页，本书全文引用]，对于具有一个均匀立体角的平面来说， 其中A为该平面的面积，θ为边缘光束角度的一半。

提供了一种光学扩展量约为0.95mm²sr或以上的镜头的光学设计，通过配置，这种镜头大致能完全利 用一只长宽比大约为4:3的6.6MP传感器。提供了一种光学扩展量为4.65mm²sr的类似设计的光学系统， 通过配置，这种光学系统大致能完全利用长度比大约为4:3的32MP传感器。提供了采用某些具体实施例的 光学组件中的镜头，其光学扩展量约在0.95-4.65mm²sr之间，通过配置，在对角直径范围内具有4075-8194 个感应装置、各种长宽比的数字或模拟图像获取设备上，这些光学部件能实现传感器限定性能。各感应装 置通常被称为数码相机的像素。介绍了多种具体实施例和实例，包括光学扩展量保持镜头系统，该系统最 高与最低放大倍数比至少为5.5:1，光学扩展量处于0.95-4.65mm²sr之间。

在几种不同变焦镜头系统的具体实施例中，可能的最高放大倍数(M1)与可能的最低放大倍数(M2)比率 有利于在高放大倍数和低放大倍数位置之间连续移动，因此提供高低值之间的任何放大倍数。这种特性也 有利于包含变焦镜头系统的具体实施例，这些变焦系统可以连续移动，为了在有利的高低放大倍数范围内 重复选择具体的放大倍数，会有不连续的停顿。

提供一种模块化有限轭距镜头组件包括一种变焦部件。此镜头组件可配置成具有0.95-4.65mm²sr的光 学扩展量，最高与最低放大倍数比在5.5:1和16:1之间。此镜头组件可在一个或者多个放大点上具备2X或 更高的放大倍数。

提供另一种模块化有限轭距镜头组件包括一种无焦变焦部件。此镜头组件可配置成具有0.95-4.65mm²sr 的光学扩展量，最高与最低放大倍数比在5.5:1和16:1之间。

提供另一种有限轭距镜头组件包括模块化可互换部件，包括一个变焦部件，其包括三个可独立移动的 镜头组，镜头组处在位于一对静止镜头组之间的镜头组件范围内，其中镜头组件具有0.95-4.65mm²sr的光 学扩展量。

在某些具体实施例中，镜头组件可以配置成在成像平面对角线上可以解析4075-8194个独立像素的分 辨能力。

在某些具体实施例中，镜头组件可在变焦范围的任何位置具有0.95-4.65mm²sr的光学扩展量。

在某些具体实施例中，镜头组件可配置成具有1.57-4.65mm²sr的光学扩展量，最高与最低放大倍数比在7:1 和16:1之间。

在某些具体实施例中，镜头组件可配置成具有2.88-4.65mm²sr的光学扩展量，最高与最低放大倍数比 在6.2:1和16:1之间。

在某些具体实施例中，镜头组件可以包括一个镜头附件模块，该模块可与镜头组件范围内的变焦部件的物 侧对面对接。镜头附件模块可以包括两个或者多个固定式焦距镜头元件，且可以具有正焦距，可以具有 16-25mm的瞳孔大小，和/或50mm或以上的瞳深。镜头附件模块的两个或者以上的固定式焦距镜头元件可 以包含一个双合透镜。镜头附件模块的两个或者以上的固定式焦距镜头元件可以进一步包括三合一透镜和/ 或第二个双合透镜，以及一个或者多个单透镜和/或多个单透镜。

在某些具体实施例中，镜头组件可以包括一个后适配器模块，该模块可与镜头组件范围内的变焦部件的像 侧对面对接。后适配器模块可以包括三个或以上固定式焦距镜头元件，且可以具有正焦距，可以具有 16-25mm的瞳孔大小，和/或50mm或以上的瞳深。后适配器模块的三个或以上固定式焦距镜头元件可以包 括两个双合透镜和一个单透镜，或者一个双合透镜和三个单透镜。

镜头组件可以包括一个核心变焦模块，变焦模块包括变焦模块，一个镜头附件模块和后适配器模块或者两 者都有。

提供的另一个模块化有限轭距镜头组件包括一个变焦部件，其可配置成在最低的放大倍数位置具有至 少1.58mm²sr的光学扩展量，以及于少7:1的最高最低放大倍数比。在某些具体实施例中，镜头组件可以提 供2X或者以上的最高放大倍数。镜头组件可以配置成在成像平面对角线上可以解析4075个独立像素以上 的分辨能力。在变焦部件的变焦范围内的一点或者多点或者任意点上，镜头组件的光学扩展量可以处在1.58 和4.95mm2sr之间。最高与最低放大倍数比可以处在7:1和16:1之间。

镜头组件可以包括一个无焦变焦部件。镜头组件可以包括一个镜头附件模块，该模块可与镜头组件范 围内的无焦变焦部件的物侧对接。镜头附件模块可以包括两个或以上固定式焦距镜头元件，且可以具有正 焦距，可以具有16-25mm的瞳孔大小。镜头附件模块可以具有75mm或者以上的瞳深。

镜头组件可以包括一个后适配器模块，该模块可与镜头组件范围内的无焦变焦部件的像侧对接。后适配器 模块可以包括三个或以上固定式焦距镜头元件，且可以具有正焦距，可以具有16-25mm的瞳孔大小。后适 配器模块可以具有75mm或者以上的瞳深。

镜头组件可以包括一个无焦变焦段，该段包括变焦部件。

镜头组件可以包括一个核心变焦模块，变焦模块包括变焦部件、一个镜头附件模块和一个后适配器模 块。镜头附件模块可以包括两个或者以上固定式焦距镜头元件。镜头附件模块可以与核心变焦模块的物端 对接，且可以有一个正焦距。后适配器模块可以包括三个或者以上固定式焦距镜头元件。后适配器模块可 以与核心变焦模块的像端对接，且可以有一个正焦距。镜头组件可以具有最低75mm的瞳深，或者16和25mm之间的瞳孔大小，或者两者都有。

在某些具体实施例中，镜头组件可以配置成，在从430nm到1100nm的整个波长范围内，波长聚焦位 置与从相同的550nm光聚焦位置在550nm光处相差不超过3x的DOF(景深)，在这里，DOF定义为DOF ＝±λ/(2*NA²)，其中λ是波长，NA是数值孔径。

此镜头组件可以配置成，在从430nm到660nm的整个波长范围内波长聚焦位置与从一个相同的550m 光聚焦位置在550nm光处相差不超过1x的DOF(焦深)，在这里，DOF定义为DOF＝±λ/(2*NA²)， 其中λ是波长，NA是数值孔径。

此镜头组件可以配置成，在从900nm到1700nm的整个波长范围内波长聚焦位置与从一个相同的1200m光 聚焦位置在1200nm光处相差不超过3x的DOF(焦深)，在这里，DOF定义为DOF＝±λ/(2*NA²)，其 中λ是波长，NA是数值孔径。

按照某种具体实施例的镜头组件可以包括一个核心变焦模块，该模块包括变焦部件，连接在核心变焦模块 的物端的一个镜头附件模块，以及在核心变焦模块的像端对接的一个后适配器模块。

在某些具体实施例中，镜头组件可以包括一个无焦变焦部件。镜头组件可以包括一个无焦变焦模块，该模 块包括无焦变焦部件。镜头组件模块可以与镜头组件范围内的无焦变焦模块的物侧对接。后适配器模块可 以与镜头组件范围内的无焦变焦模块的像侧对接。镜头组件可以包括一个或多个马达模块，照明模块，调 焦模块，底座模块，传感器模块，处理模块，以及接口模块。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的正片焦距组，负片 焦距组，第三组，另一个负片焦距组，以及另一个正片焦距组。第三组可以是正片或者负片。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的静止第一组，活动 第二组，第三组，活动第四组，以及静止第五组。第三组可以包括一个活动组。活动第二组和第四组可以 具有相同的光学功率标志，活动第三组可以有与活动第二组和第四组相同或者相对的光学功率标记。第三 组可以包括一个静止组。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的静止正片组， 负片活动组，正片静止组，负片活动组以及一个正片静止组。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的静止正片组， 静止正片组，负片活动组，正片活动组，负片活动组，以及一个静止正片组。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的静止正片组，负片 活动组，负片活动组，负片活动组，以及正片静止组。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括三个活动组。此三个活动组可以相继处在镜头组件范围内。 此三个活动组可以处在镜头组件范围内一对静止组之间。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括五个镜头组，包括从镜头组件的物侧到像侧的静止组，活动三合 一透镜，第三组，活动双合透镜，以及另一个静止组。第三组可以包括一个双合透镜。第三组可以是静止 或者活动的。

在某些具体实施例中，变焦部件可以包括从镜头组件的物侧到像侧的静止组，正片活动组，另一个活 动组，另一个正片活动组，以及另一个静止组。变焦部件可以包括三个连续独立活动的正片镜头组。三个 连续独立活动镜头组可以包括一个独立活动的负片镜头组，其位于一对独立活动的正片镜头组之间。

镜头组件可以配置成，当与变焦部件组合时，物体处的远心主光线数值相对于平面垂直物体小于2°。

这里还提供包括镜头附件镜头组件的镜头附件模块。镜头附件模块可配置与变焦模块连接，以作为变焦镜 头系统的组成使用。镜头附件镜头组件包括两个或者以上的镜头元件，且有正焦距。镜头附件镜头组件可 配置成具有16-25mm的瞳孔大小以及50mm以上的瞳深。

在某些具体实施例中，镜头附件镜头组件可以具有0.95-4.65mm²sr的光学扩展量，且可以配置成与配 合所述的变焦模块一起工作，变焦模块在整个变焦范围内的光晕在50％或者以下。

在某些具体实施例中，镜头附件镜头组件可以具有75mm以上的瞳深。镜头组件可以配置成，瞳孔像差与 变焦模块匹配以降低系统像差，从而提高系统性能。

在某些具体实施例中，镜头附件模块可以配置成用来在变焦模块的物端对接，该变焦模块还有一个在 镜头组件范围内在像端上对接的后适配器模块。镜头组件也可以包括一个或多个马达模块，照明模块，调 焦模块，底座模块，传感器模块，处理模块，以及与所述的镜头组件范围内对接的接口模块。

在某些具体实施例中，镜头附件镜头组件的两个或者以上镜头元件可以包括一个双合透镜，要么一个三合 一透镜；第二个双合透镜和一个单透镜；和/或两个或三个单透镜。

这里还提供包括后适配器镜头组件的后适配器模块。后适配器模块可配置与变焦模块连接，以作为变 焦镜头系统的组成使用。后适配器镜头组件包括三个或者以上的镜头元件，且有正焦距。后适配器镜头组 件可配置成具有16-25mm的瞳孔大小以及50mm以上的瞳深。

在某些具体实施例中，后适配器镜头组件可以配置成具有0.95-4.65mm²sr之间的光学扩展量。后适配器镜 头组件可以配置成配合变焦模块一起工作，变焦模块在整个变焦范围内的光晕在50％或者以下。

在某些具体实施例中，后适配器镜头组件可以具有75mm以上的瞳深。后适配器镜头组件可以配置成，瞳 孔像差与变焦模块匹配以降低系统像差，从而提高系统性能。

在某些具体实施例中，后适配器模块可以在变焦模块的像端对接，该变焦模块还有一个对接在物端上 的镜头附件模块。在镜头组件范围内还可将一个或多个马达模块，照明模块，调焦模块，底座模块，传感 器模块，处理模块，以及接口模块对接在一起。

在某些具体实施例中，后适配器模块的后适配器镜头组件可以包括一个双合透镜和三个或者以上的单 透镜，或者两个双合透镜和一个或者以上的单透镜。

还提供一种有限轭距相机，其包括一个如前所述的任何具体实施例上的有限轭距镜头组件；处在用于 捕捉图像的光学组件的图像平面上的图像传感器；用于与外部屏幕通信的屏幕或者接口，或者用来显示图 像传感器中捕捉到的图像的屏幕通信的屏幕或者接口。有限轭距相机可以配置成数码显微镜。

还提供一种有限轭距相机，其包括一个如前所述的任何具体实施例上的有限轭距镜头组件；以及一个目镜， 其配置和定位做到可通过目镜看到光学组件所产生的图像。有限轭距相机可以配置成显微镜。

提供另一种有限轭距相机，其包括：

(a)包括变焦镜头组件的无焦变焦模块，镜头组件包括五个镜头组，从物端到像端，包括(i)第一个正片 静止组，包括一个双合透镜，一个三合一透镜，两个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(ii)第一 个负片活动组，包括一个三合一透镜，或者一个或者两个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(iii) 第三组，包括一个双合透镜，或者一个三合一透镜，或者三个单透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜； (iv)第二个负片活动组，包括一个或者两个双合透镜，或者三合一透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(v)第二个正片静止组，包括一个三合一透镜，一个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜，或者两个 双合透镜；

(b)与变焦模块的物端对接的镜头附件模块，其中，镜头附件模块包括一个镜头附件镜头组件，其包括 (i)一个双合透镜和一个三合一透镜，或者(ii)两个双合透镜和一个单透镜，或者(iii)一个双合透镜和三个单透 镜，或者(iv)一个双合透镜和两个单透镜，或者(v)三个双合透镜，或者(vi)三个双合透镜和一个单透镜；或 者(vii)一个三合一透镜和一个双合透镜和一个单透镜；或者(viii)一个三合一透镜和两个双透镜；或者(ix)两 个双合透镜和三个单透镜，或者(x)两个双合透镜和四个单透镜；

(c)与变焦模块的像端对接的后适配器模块，其中后适配器模块包括一个后适配器镜头组件，其包括(i) 一个双合透镜和三个单透镜，或者(ii)两个双合透镜和一个单透镜；

(d)处在图像平面上的图像传感器或者目镜。

提供有另一种有限轭距相机，其包括，从物端到像端：

(a)包括镜头附件镜头组件的镜头附件模块，其包括(i)一个双合透镜和一个单透镜，或者(ii)一个带有两 个或者以上单透镜的双合透镜，或者(iii)两个双合透镜和一个或者以上的单透镜；

(b)一种无焦变焦模块，其最高最低放大倍数比在5.5:1和16:1之间，光学扩展量在0.95和4.65mm2sr 之间，且包括一个变焦镜头组件，其包括(i)g²sr之间，且包括一个变焦镜头组件，其包括(i)第一个正片焦距 静止组，其包括一个三合一透镜或者一个双合透镜和一个单透镜；(ii)第一个负片焦距活动组，包括一个三 合一透镜，或者一个或两个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(iii)第三个静止或者活动组，包括 一个双合透镜，或者一个三合一透镜，或者三个单透镜；(iv)第二个负片焦距活动组，包括一个或者两个双 合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(v)第二个正片焦距静止组，包括一个三合一透镜，一个双合透 镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；

(c)包括一个后适配器镜头组件的后适配器模块，包括(i)一个双合透镜和三个单透镜，或者(ii)两个双合 透镜和一个单透镜，或者(iii)两个双合透镜和两个单透镜，或者(iv)一个双合透镜和四个单透镜；

(d)处在图像平面上的图像传感器或者目镜。

按照某种具体实施例的光学组件可以包括一个变焦部件，其可以配置成最高和最低放大倍数比处在 5.5:1和16:1之间。图24A-24C,25A-25C和26A-26C以示意图的方式给出了有限轭距相机或显微镜的光学 布局的具体实施例。

一般来说，有限轭距光学部件用来显示那些处在光学组件的焦距21倍距离以内物体的图片。有限轭距 光学部件可以与图像传感器一起组成有限轭距相机，或者可以利用目镜祼眼查看物体。有限轭距相机可以 包括一块屏幕、一只处理器、一只用来保存图片的存储器、一只用来接收和/或传送图片数据的有线和/或无 线通信接口。

提供了光学组件的几种具体实施例，其包括多种正片焦距镜头附件选项中的一种，其可以按照和图27A 中一样的镜头附件模块m1或者模块m124，模块m125或者模块m126提供，这些模块分别按图 24A-24C,25A-25C或26A-26C中的具体实施例所示。镜头附件模块的另一实例参考图18-23和表14-19所 述，包括第一个镜头组G114-G122实例，其中“第一个”镜头组位于物体和其它六个镜头组之间，也就是 说，最靠近七个镜头组的物端，且处在图27A中的核心变焦模块m2的物端，或者分别处在图24A-24C, 25A-25C和26A-26C中的模块m224，模块m225或者模块m226的物端。镜头附件模块的另一实例参考图 27G所述，包括实例镜头附件模块m127,ml28,ml29,m130,m131,m132和ml33，其可以按照表23中所述任 何实例配置。按照某种镜头附件具体实施例的光学组件可以类似于大视场显微镜物镜。如图27A中的镜头 附件模块m1可以在某种具体实施例中配置，以允许改变工作距离、物体NA值、视场和/或远心度水平。 还提供光学组件的几种具体实施例，其包括变焦部件或如图27A中的核心变焦模块m2，包括分别于图 24A-24C,25A-25C或26A-26C中和表20-22中所示的具体实施例的核心变焦模块m224,m225和m226。其 它变焦模块实例参考图5A-11C和表17所述。图5A-11C和24A-26C的变焦模块实例中的每个分别包括， 从光学组件的物端到像端，第二个镜头组G201-G207和G220-G222，第三个镜头组G301-G307和G320-0322， 第四个镜头组G401-G407和G420-G422，第五个镜头组G501-G507和G520-0522，第六个镜头组G601-G607 和G620-0622。其它变焦模块实例参考图27E所述，包括核心变焦模块实例m227，m228，m229，m230和 m231。按照某种具体实施例如图27A中变焦模块m2包括无焦变焦模块，其最高与最低放大倍数比处在5.5:1 和16:1之间。

还提供光学组件的几种具体实施例，其包括多种正片焦距后适配器选项，其可以按照图27A中的后适 配器模块m3，或者分别参考图4A-24C,25A-25C或者26A-26C和表20-22中所述的模块m324，模块m325 或者模块m326提供，其中图24A-24C的后适配器模块m324包括第七个镜头组G720，其位于核心变焦模 块和图像平面之间，图25A-25C的后适配器模块m325包括镜头组G721，图26A-26C的后适配器模块m326 包括镜头组G722。这里介绍的后适配器模块的其它实例参考图12-17和表8-13，分别包括第七个镜头组 G708-G713实例。后适配器模块的其它实例m327,m328,m329和m330见示意图27C，可以按照表24中所 述的实例配置。按照某种具体实施例的后适配器光学组件可以包括或者类似于套管镜头。如图27A中的后 适配器模块m3可以在某种具体实施例中配置成可以改变传感器大小覆盖面以及传感器侧面NA数值。 图4A-4C所给出的光学组件没有独立的模块，替而代之的被包括的有静止组G10和G20以及G60和G70， 连同单个镜头组件范围内的组G30和G50(但是没有G40)。图4A-4C的光学组件的六个镜头组G10,G20,G30, G50,G60和G70中的每一个都包括一个双合透镜，这样图4A-4C的光学组件就包括六个双合透镜，其中， 第一个双合透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜组成镜头组G10，第二个双合透镜包括一个与凹弯 月透镜对接的双凸透镜组成镜头组G20，第三个双合透镜包括一个与双凹透镜对接的凹弯月透镜组成镜头 组G30，第四个双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜组成镜头组G50，第五个双合透镜包括一 个与双凸透镜对接的凸弯月透镜组成镜头组G60，第六个双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜 组成镜头组G70。模块式方法、额外的镜片组以及高光学扩展量都是按照本文介绍的几种具体实施例的有 限轭距光学组件和相机的有利特性，这在图4A-4C中所示的能力低的系统中没有发现。

有限轭距光学组件的图27A所示的核心变焦模块m2，或者图24A-24C,25A-25C或26A-26C中分别所示的 模块m224，模块m225或者模块m226可以按照图5A-11C,24A-26C,27A和/或27E中所示意的实例配置， 并且可以按照表1-7和表20-22中所示的光学配方实例中的某一个或者其组合来配置。按照本文所介绍的几 种具体实施例的核心变焦模块m2包括五个镜头组，而图4A-4C中所示的变焦光学组件只包括四个镜头组。 图27A-27G以示意图的方式给出了一种模块化的相机系统的具体实施例，其包括图27A所示的相机系统中 的一个镜头附件模块m1，而在图27G中提供的是镜头附件模块m127,ml28,m129,m130,m131,m132和m133。在图27A的相机装置中还包括有核心变焦模块m2和后适配器模块m3，而图27E提供了核心变 焦模块实例m227,m228,m220,m230,m231，图27C提供了后适配器模块m327,m328,m329和m330。图27A 的相机装置还包括一个相机底座cm，图27B包括相机底座实例cm1,cm2和cm3。图27A和27D包括平底 座fm1和拚合夹具sc1部件，它们用来对接整个镜头系统，如图24A-24C中所示的光学组件与外部固定装 置对接。图27A的相机装置还包括照明部件1c，而图27F包括照明部件选项LED 1c1和同轴电缆1c2的实 例，并包括用来连接变焦模块m2物端的镜头附件模块m1的联结器cc的示意图。提供有用于镜头附件模 块m1，核心变焦模块m2，后适配器模块m3的多种其它具体实施例，参见图5A-26C和表1-25所述。按 照替代具体实施例的模块化设计可以包含两个或以上模块或者模块部件，它们可以很方便地与其它模块分开单独进行维修或者更换，或者与一个或者以上其它模块分开进行校正。按照某种具体实施例，传感器模 块可以被包含在成像系统里。其它模块配置可以包括一个马达模块、照明模块、处理模块、接口模块、通 信模块、或者这些模块的组合。

在某些具体实施例中，瞳孔像差控制比在其它具体实施例中更高，这样有利于系统的模块化，可以更 好地发挥作用。按照某种具体实施例的光学组件的放大倍数，在它们的高放大倍数位置可以大于2X。

核心变焦模块

图27A和27E的核心变焦模块m2的无焦变焦镜头组的其它具体实施例可以包括或者以其它方式按照 以下特点中的一个或者多个进行配置。按照某些具体实施例提供无焦变焦镜头，通过配置，与传统设计相 比，这些具体实施例可将光瞳缩小到最小的总移动长度。在这些具体实施例中，可以彻底控制光学像差。 这些在一起，可以更多地组合多种物镜和套管镜头，连同核心变焦一起提供理想的性能。这样提高了系统 的整体性能，比以前所提供的孔径和视场更大。组合在一起可带来更大的光学带宽，对于按照某些具体实 施例配并与6.6MP-32MP传感器一起使用的光学系统，在出射光瞳处低放大倍数变焦位置，通过在最高光 学扩展量位置的0.95-4.65mm²sr光学扩展量表示。

核心变焦模块的第一个具体实施例包括无焦变焦镜头组件，且具有7:1的最高最低放大倍数比，在其低 放大倍数位置光学扩展量约为1.57mm²sr。图5A-5C以示意图的方式给出了此具体实施例，其包括一个正 片组(G201)、一个活动负片组(G301)、一个活动正片组(G401)、一个活动负片组(G501)和一个正片组(G601)。 表1中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。图5A-4C以示意图的方式给出了三种布置，包括图5A 的低放大倍数布置，图5B的中等放大倍数布置，图5C的高放大倍数布置。

图5A-5C中的镜头组G201实例包括两个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G201包括一个双合透镜 和一个单透镜，其中双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜，其中单透镜包括一个凸弯月透镜。 图5A-5C中的活动镜头组G301实例包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G301包括一个双合 透镜，其中，双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。与图5A相比，图5B中的活动镜头组G301 离镜头组G201较远，与图5A相比，图5B中的镜头组G301离镜头组G401较近。与图5B相比，图5C 中的活动镜头组G301离镜头组G201较远，与图5B相比，图5C中的镜头组G301离镜头组G401较近。 活动镜头组G401实例包括三个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G401包括一个凸弯月单透镜，一 个双凸单透镜和一个凹弯月单透镜。与图8B-8C相比，图5A中的活动镜头组G401离镜头组G301最远， 离镜头组G501最近，与图5A-5B相比，图5C中的镜头组G401离镜头组G301最近，离镜头组G501最远。 活动镜头组G501包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G501包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。在图5A和图5B中，镜头组G501离镜头组G601的距离差 不多相同，与图5A-5B相比，图5C中的镜头组G501最靠近镜头组G601。与图5B-5C相比，图5A中的 镜头组G501离镜头组G401最近，与图5A-5B相比，图5C中的镜头组G501离镜头组G401最远。

镜头组G601包括两个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G601包括一个凹弯月单透镜和一个双合透 镜，其中，双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的凹弯月单透镜(或者平凸透镜)。

核心变焦模块的第二种具体实施例包括无焦变焦镜头组件，其具有7:1的最高最低放大倍数比，在其低 放大倍数位置光学扩展量约为1.57mm²sr。图6A-6C以示意图的方式给出了此具体实施例，其包括一个正 片组(G202)、一个活动负片组(G302)、一个静止正片组(G402)、一个活动负片组(G502)和一个正片组(G602)。 表2中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图6A-6C中以示意图的方式给出了三种布置，包括图 6A的低放大倍数布置，图6B的中等放大倍数布置，以及图6C的高放大倍数布置。

镜头组G202包括两个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G202包括一个双合透镜和一个单透镜， 其中双合透镜包括一个与双凸透镜(或者凸平镜)对接的凸弯月透镜，其中单透镜包括一个凸弯月透镜(或 者凸平镜)。

活动镜头组G301包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G302包括一个双合透镜，其中， 双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。与图6A相比，图6B中的活动镜头组G302离镜头组G202 较远，与图6A相比，图6B中的镜头组G302离镜头组G402较近。与图6B相比，图6C中的活动镜头组 G302离镜头组G202较远，与图6B相比，图6C中的镜头组G302离镜头组G402较近。

镜头组G402包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G402包括一个双合透镜，其中，双合透镜 包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。在所有三个图6A、6B和6C中，镜头组G402相对于静止组G202 和G602的位置相等。在本实例中，镜头组G402是一个静止组。

活动镜头组G502包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G502包括一个双合透镜，其中， 双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。与图6B-6C相比，图6A中的镜头组G502离镜头组G402 最近，与图6A-6B相比，图6C中的镜头组G502离镜头组G402最远。与图6B-6C相比，图6A中的镜头 组G502离镜头组G402最远，与图6A-6B相比，图6C中的镜头组G502离镜头组G602最近。

镜头组G602包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G602包括一个双合透镜，其中，双合透镜 包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜(或平凸透镜)。

核心变焦模块的第三种具体实施例包括一个无焦变焦镜头组件，其配置成具有7:1的最高最低放大倍数 比，在其低放大倍数位置光学扩展量约为1.57mm²sr。图7A-7C以示意图的方式给出了此具体实施例，其 包括一个正片组(G203)、一个活动负片组(G303)、一个活动负片组(G403)、一个活动负片组(G503)和一个 正片组(G603)。表3中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图7A-7C中以示意图的方式给出了三 种布置，包括图7A的低放大倍数布置，图7B的中等放大倍数布置，以及图7C的高放大倍数布置。

镜头组G203包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G203包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。

活动镜头组G303包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G303包括一个双合透镜，其中， 双合透镜包括一个与双凹透镜对接的凸弯月透镜。与图7A相比，图7B中的活动镜头组G303离镜头组G203 较远，与图7A相比，图7B中的镜头组G303离镜头组G403较近。与图7B相比，图7C中的活动镜头组 G303离镜头组G203较远，与图7B相比，图7C中的镜头组G303离镜头组G403较近。

活动镜头组G403包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G403包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与双凹透镜或者弯月透镜对接的双凸透镜。与图7A-7B相比，图7C中的活动镜头组G403离 镜头组G303最远，离镜头组G503最近，与图7B-7C相比，图7A中的镜头组G403离镜头组G303最近， 离镜头组G503最远。

活动镜头组G503包括一个镜头元件，此元件包括两个镜头。镜头组G503包括一个双合透镜，其中， 双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。在图7A和图7C中，镜头组G503离镜头组G603的距 离差不多相同，与图7A和7C相比，图7B中的镜头组离镜头组G603最远。在图7B和图7C中，镜头组 G503离镜头组G403的距离差不多相同，与图7B和7C相比，图7A中的镜头组G503离镜头组G403最远, 与图7B和7C相比，图7A中的镜头组G503离镜头组G303最远，与图7A和7B相比，图7C中的镜头组 G503离镜头组G303最近。

镜头组G603包括一个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G603包括一个三合一透镜，而此三合 一透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜，此双凸透镜还与一个凹弯月透镜对接。

核心变焦模块的第四种具体实施例包括一个无焦变焦镜头组件，其具有16:1的最高最低放大倍数比，在其 低放大倍数位置光学扩展量约为1.58mm²sr。图8A-8C以示意图的方式给出了此具体实施例，其包括一个 正片组(G204)、一个活动负片组(G304)、一个活动正片组(G404)、一个活动负片组(G504)和一个正片组 (G604)。表4中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图8A-8C中以示意图的方式给出了三种布置， 包括图8A的低放大倍数布置，图8B的中等放大倍数布置，以及图8C的高放大倍数布置。

镜头组G204包括两个镜头元件，其包括四个镜头。镜头组G204包括两个双合透镜，其中，每个双合 透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。

活动镜头组G304包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G304包括一个三合一透镜，而此三合 一透镜包括一个与双凹透镜对接的凹弯月透镜，此双凹透镜还与一个凸弯月透镜对接。与图8A相比，图 8B中的活动镜头组G304离镜头组G204较远，与图8A相比，图8B中的镜头组G304离镜头组G404较近。 与图8B相比，图8C中的活动镜头组G303离镜头组G204较远，与图8B相比，图8C中的镜头组G303 离镜头组G404较近。

活动镜头组G404包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G404包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与凹弯月透镜或双凹透镜(或平凹透镜)对接的双凸透镜。与图8A-8B相比，图8C中的活 动镜头组G404离镜头组G304最近，离镜头组G504最远，在图8A和8B中，镜头组G404与镜头组G504 距离差不多相同，与图8B-8C相比，图8A中的镜头组G404离镜头组G304较远。

活动镜头组G504包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G504包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜(或平凹透镜)。与图8B-8C相比，图8A中的镜头组G504离 镜头组G604最远，与图8A-8B相比，图8C中的镜头组G504离镜头组G604最近，与图8A相比，图8B 中的镜头组G504离镜头组G604较近。

镜头组G604包括一个镜头元件，此元件包括三个镜头。镜头组G604包括一个三合一透镜，而此三合 一透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜，此双凸透镜还与一个凹弯月透镜对接。

核心变焦模块的第五种具体实施例包括一个无焦变焦镜头组件，其具有6.2:1的最高最低放大倍数比， 在其低放大倍数位置光学扩展量约为2.88mm²sr。图8A-8C以示意图的方式给出了此具体实施例，其包括 一个正片组(G205)、一个活动负片组(G305)、一个活动负片组(G405)、一个活动负片组(G505)和一个正片 组(G605)。表5中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图9A-9C中以示意图的方式给出了三种布 置，包括图9A的低放大倍数布置，图9B的中等放大倍数布置，以及图9C的高放大倍数布置。

镜头组G205包括两个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G205包括一个双凸单透镜和一个双合透镜，其 中，双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。

活动镜头组G305包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G305包括一个三合一透镜，而此三合 一透镜包括一个与双凹透镜对接的凹弯月透镜，此双凹透镜还与一个凸弯月透镜对接。与图9A相比，图 9B中的活动镜头组G305离镜头组G205较远，与图9A相比，图9B中的镜头组G305离镜头组G405较近。 与图9B相比，图9C中的活动镜头组G305离镜头组G205较远，与图9B相比，图9C中的镜头组G305 离镜头组G405较近。

活动镜头组G405包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G405包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与双凹(或者平凹)透镜对接的双凸透镜(或平凸透镜)。与图9B-9C相比，图9A中的活动 镜头组G405离镜头组G305最远，与图9A-9B相比，图9C中的镜头组G405离镜头组G305最近，在图 9B和9C中，镜头组G405与镜头组G505距离差不多相同，与图9B-9C相比，图9A中的镜头组G405离 镜头组G505最远。

活动镜头组G505包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G505包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与双凸透镜(或者凸平镜)对接的双凹透镜。在图9A和图7C中，镜头组G505离镜头组G605 的距离差不多相同，与图9A和9C相比，图9B中的镜头组G505离镜头组G605最远。在图9B和图9C 中，镜头组G505离镜头组G405的距离差不多相同，与图9B-9C相比，图9A中的镜头组G505离镜头组G405最远,与图9B-9C相比，图9A中的镜头组G505离镜头组G305最远，与图9A-9B相比，图9C中的 镜头组G505离镜头组G305最近。

镜头组G605包括两个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G605包括一个双凸单透镜和一个双合透镜， 其中，双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的凹弯月透镜(或者平凸透镜)。

核心变焦模块的第六种具体实施例包括一个无焦变焦镜头组件，其配置成具有12:1的最高最低放大倍 数比，在其低放大倍数位置光学扩展量约为2.88mm²sr。图10A-10C以示意图的方式给出了此具体实施例， 其包括一个正片组(G206)、一个活动负片组(G306)、一个活动正片组(G406)、一个活动负片组(G506)和一 个正片组(G606)。表6中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图10A-10C中以示意图的方式给出 了三种布置，包括图10A的低放大倍数布置，图10B的中等放大倍数布置，以及图10C的高放大倍数布 置。

镜头组G206包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G206包括一个三合一透镜，而此三合一透 镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜，此双凸透镜还与一个凹弯月透镜对接。

活动镜头组G306包括两个镜头元件，其包括四个镜头。镜头组G306包括两个双合透镜，其中，第一个双 合透镜包括与双凹透镜对接的一个双凸透镜(或者平凸透镜)，第二个双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接 的双凹透镜(或者平凹透镜)。与图10A相比，图10B中的活动镜头组G306离镜头组G206较远，与图10B 相比，图10A中的镜头组G306离镜头组G406较近。与图10B相比，图10C中的活动镜头组G306离镜头 组G206较远，与图10A相比，图10C中的镜头组G306离镜头组G406较近。与图10A和10C相比，图 10B中的镜头组G306离镜头组G206和G406最远。

活动镜头组G406包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G406包括一个双合透镜，其中，双合 透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。与图10B-10C相比，图10A中的活动镜头组G406离镜头组 G506最近，与图10A-10B相比，图10C中的镜头组G406离镜头组G506最远。

活动镜头组G506包括两个镜头元件，其包括四个镜头。镜头组G506包括两个双合透镜，其中，第一个双 合透镜包括与双凸透镜对接的一个双凹透镜(或者平凹透镜)，第二个双合透镜包括一个与凸弯月透镜(或 平凹透镜)对接的双凹透镜。与图10B-10C相比，图10A中的镜头组G506离镜头组G606最远，与图10A-10B 相比，图10C中的镜头组G506离镜头组G606最近，与图10A相比，图10B中的镜头组G506离镜头组 G606较近。

镜头组G606包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G606包括一个双凸单透镜和一个双合透镜， 其中，双合透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜。

核心变焦模块的第七种具体实施例包括一个无焦变焦镜头组件，其具有5.7:1的最高最低放大倍数比， 在其低放大倍数位置光学扩展量约为4.65mm²sr。图11A-11C以示意图的方式给出了此具体实施例，其包 括一个正片组(G207)、一个活动负片组(G307)、一个固定正片组(G407)、一个活动负片组(G507)和一个正 片组(G607)。表7中给出了按照该具体实施例的一个数字实例。在图11A-11C中以示意图的方式给出了三 种布置，包括图11A的低放大倍数布置，图11B的中等放大倍数布置，以及图11C的高放大倍数布置。 镜头组G207包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G207包括一个三合一透镜，而此三合一透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜，此双凸透镜还与一个凹弯月透镜对接。

活动镜头组G307包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G307包括一个三合一透镜，而此三合一透 镜包括一个与双凹透镜对接的凹弯月透镜，此双凹透镜还与一个凸弯月透镜对接。与图11A相比，图11B 中的活动镜头组G307离镜头组G207较远，与图11A相比，图11B中的镜头组G307离镜头组G407较近。 与图11B相比，图11C中的活动镜头组G307离镜头组G207较远，与图11B相比，图11C中的镜头组G307 离镜头组G407较近。

镜头组G407包括一个镜头元件，其包括两个镜头。镜头组G407包括一个双合透镜，其中，双合透镜 包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。在所有三个图11A、11B和11C中，镜头组G407相对于静止组 G207和G607的位置相等。在本实例中，镜头组G407是一个静止组。

活动镜头组G507包括两个镜头元件，其包括四个镜头。镜头组G507包括两个双合透镜，其中，第一个双 合透镜包括与双凸透镜对接的一个双凹透镜，第二个双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的双凹透镜。与 图11B-11C相比，图11A中的镜头组G507离镜头组G407最近，与图11A-11B相比，图11C中的镜头组 G507离镜头组G407最远。与图11B-11C相比，图11A中的镜头组G507离镜头组G607最远，与图11A-11B 相比，图11C中的镜头组G507离镜头组G607最近。

镜头组G607包括一个镜头元件，其包括三个镜头。镜头组G607包括一个三合一透镜，而此三合一透 镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月透镜，此双凸透镜还与一个凹弯月透镜对接。

另一种核心变焦模块具体实施例可以包括5个光学组，它们的一般属性与图5A-11C相似，或者数值和 表1-7相似。举例来说，在其它具体实施例中，可以包括一个镜头附件组，如图16-26C的镜头组G114-G122 的任何实例，和/或一个后适配器组，如图12-17的镜头组G708-G712，以及图24A-26C的镜头组G720-G722 的任何实例，要么作为单独的光学模块或者作为单模块中的核心变焦部件。包括镜头附件模块m1，一个核 心变焦模块m2和一个后适配器模块m3组合在一起的光学组件具体实施例见图24A-24C,25A-25C, 26A-26C和27A-27G所示，以及表20-25中给出的数值实例。镜头组件的具体实施例配置成具有最高最低 放大倍数比在5.5:1和16:1之间，光学扩展量数值在5.5:1和16:1mm²sr之间，按照其它具体实施例提供了 各种组合。其它具体实施例可以包括较大的直径和较长的光程设计，以校正在高光学扩展量设计和/或较大 放大率的变焦范围中可能存在的额外像差。

为了实现不同的性能目标，包括从衍射极限上降低的光学损失，与传统装置相比降低的光晕，可以在 其它具体实施例中采用其它设计特性，比如每组更多的光学元件，或者非球面元件，这些具体实施例可以 是本文介绍的具体实施例的变型或者其组合。可以提供带有五个镜头组的变焦模块的其它可替代具体实施 例，用于至少三种分组类型的每一种，包括但不局限于：1类，其中变焦模块包括，从正片静止组的物端到 像端，一个负片活动组，一个正片固定组，一个负片活动组，一个正片静止组；2类，其中变焦模块包括， 从正片静止组的物端到像端，一个负片活动组，一个正片活动组，一个负片活动组，一个正片静止组；3 类，其中变焦模块包括，从正片静止组的物端到像端，一个负片活动组，一个负片活动组，一个负片活动 组，一个正片静止组，因为每种类型可以为像差校正和光瞳压缩提供明显的优势。在各种可替供的具体实 施例中，变焦模块的五个镜头组的中间组可以包括一个正片或负片活动组或得一个静止组。

可以按照某些具体实施例设计用来对色差进行很好光学校正的无焦变焦镜头组件。对于给定的系统波 长和孔径，可以对镜头进行纠正，使轴向分色小于或者等于光的焦深，按照Rayleigh标准定义焦深等式， DOF＝±λ/(2*NA²)[Smith-现代光学设计，715页]，对于可见光波长，这里规定为430-670nm。这对按照 某些具体实施例，如提到的5.5:1-16:1放大范围的变焦镜头来说尤其具有好处。

当按照某些具体实施例与模块化物镜和套管镜头配对时，按照某些具体实施例的光学组件可以配置成 实现对于涵盖可见光和近红外(NIR)光谱的430-1100nm波段，相对于550nm波长，轴向分色景深的3倍 (3X)、2倍(2X)、1倍(1X)以下或者甚至不到一半。在此波长范围内，由按照某种具体实施例的的光学组件 实现的波长轴向分色可以低于景深的四分之一。

为了校正900-1700nm波长范围或者短波红外光(SWIR)的分色，可以调整所述的具体实施例的组件。同 样，相对于1200nm波长，对于按照某种具体实施例的光学组件，在此范围内的波长轴向分色低于景深的 3X，或者在某种具体实施例低于景深的2X，低于景深的1X或者景深的一半，或者在可替代具体实施例中 约低于此范围内波长轴向分色的景深的四分之一。

在近红外和短波红外光中，这种低坡度轴向变色使得用户可以使用相同的镜头系统来检查可见光和红 外光应用。与大孔径相似，增加波长聚焦能力提高了收集试样信息的能力。作为一种具体实施例的使用实 例，这种能力可以使用短波长的蓝光详细检查零件表面，从而继续采用或者不采用任何机械聚焦机构和/或 软件聚焦程式，通过近红外光对皮下损伤进行研究。

采用高放大倍数设置时，如果需要拍摄类似显微镜检查图片时，按照某些具体实施例，可以控制从430nm 至1100nm的整个光谱低于焦深。采用中等和低放大倍数设置时，按照某些具体实施例，可以校正近红外光 最低小于焦深的两倍。

另外，在一些有利的具体实施例中，提供了对系统的波长焦距进行时间调整的组件。采用合适的镀膜 玻璃进行的这种调整，有利地提供了900-1700nm的波长，或短波红外波长(SWIR)，在按照某些具体实施 例中扩大的变焦范围内同时对焦。在某些具体实施例中的整个光谱范围内，当采用最高放大倍数设置时， 可以将波长校正为低于焦深。从975nm-1700nm，中等放大倍数点可以小于焦深，在某些具体实施例中， 975nm以下，可以小于焦深的2倍。从1065-1660nm最低的放大倍数设定可以小于轴向色散的焦深，在某 些具体实施例中，在短波红外波长范围内，可以小于这些数值以外焦深的两倍。

镜头附件模块

对于镜头附件模块或者其它方式用于第一物镜、前物镜或者物镜模块的另一种具体实施例可以包括或 者以其它方式按照以下特点中的一个或者多个进行配置。

在某些具体实施例中，提供有多种长工作距离、固定焦距、带有外部入射光瞳的物镜。此入射光瞳可以置 于合适的深度，以满足无焦变焦镜头足够的瞳深和移动范围，提供与无焦变焦镜头相匹配的光瞳，因此可 以与按照某些具体实施例配置的对焦模块无缝对接工作。在某些具体实施例中，物镜可以有16-25mm的入 射光瞳。此光瞳可以从外侧离镜头50mm或以上的距离如75、100、150mm或者更远的距离。

在某些具体实施例中，物镜的机械工作距离(W.D.)与焦距(F1)的比可以为0.75或以上(W.D./F1>0.75)， 包括表23中以数值表示的第一个7个实例。可供替代的具体实施例的工作距离与焦距比可以在0.6至0.75 之间。出于成本或者性能方面的原因，一些具体实施例可以有其它工作距离与焦距比。在某些具体实施例 中，可将工作距离与大入射光瞳结合起来，长工作距离可以为很多场合，包括但不局限于：检查线路、接 触探头、腔体检查、汽车组件和/或平板制造，提供明显的数值孔径性能优势。

表23中给出的实例可以包括具有长工作距离/焦距比的镜头附件和/或物镜，以及距离为50mm或者更远距 离、直径为16-25mm的外部入射光瞳，在某些具体实施例中，光瞳距离为75,100,150mm或者更远。按照 某些具体实施例的物镜可以有一个角输出，结合16-25mm的光瞳，其具有0.95-4.65mm²sr的光学扩展量。 其它镜头附件和/或物镜模块实例可以包括远心镜头附件，在某些具体实施例中，在整个视场以及整个变焦 范围内，其主光束与平面物体垂直度的偏差小于2°、1°、0.5°、或0.25°。表19中以数值方式以及图 23中以示意图的方式给出了具体实施例19的实例。分别按照在图5A-5C到图11A-11C的侧视图中以示意 图的方式给出和/或表1-7中给出的数值配方实例的镜片图示例的无焦变焦镜头的压缩光瞳，在按照某些具 体实施例示例设计镜头附件中，可以减少主光束角度。

在图24A-24C,25A-25C和26A-26C中以示意图的方式给出的有限轭距光学组件示例，每个分别包括镜 头附件模块m124,m125和m126，这些模块分别包括第一个镜头组G120,G121和G122，核心变焦模块 m224,m225和m226，后适配器m324,m325和m326，每个模块分别包括第七个镜头组G720,G721和G722。 图18-23以示意图的方式给出了镜头附件模块的可供替代的具体实施例示例，这些模块分别包括镜片组 G114-G119。表14-19分别包括图18-23的镜头附件模块G114-G119所用的光学配方示例。这些具体实施例 示例证明了通过使用普通的入射光瞳直径和瞳深，采用普通的变焦模块保持理想的光学设计性能，也可以 维持1.58mm²sr的光学扩展量以及系统的模块性。

在图18中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G114包括六个镜头元件，其包括8个镜头。镜头 组G114包括一个凹弯月单透镜和一个双凸单透镜，一对双合透镜和一对凹弯月单透镜。双合透镜对包括第 一个双合透镜，其包括与双凸透镜对接的一个双凹透镜，第二个双合透镜，其包括一个与双凸透镜对接的 凸弯月透镜。

在图19中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G115包括两个镜头元件，其包括五个镜头。镜头 组G115包括一个双合透镜和一个三合一透镜，其中，双合透镜包括与双凸透镜对接的双凹透镜，三合一透 镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜，且双凹透镜还与凸弯月透镜对接。

在图20中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G116包括三个镜头元件，其包括五个镜头。镜头组G116 包括第一个双合透镜、双凹单透镜、第二个双合透镜。第一个双合透镜包括一个与双凸透镜对接的凸弯月 透镜，第二个双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。

在图21中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G117包括三个镜头元件，其包括四个镜头。镜头 组G117包括一个双合透镜、两个凹弯月单透镜。双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。

在图22中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G118包括三个镜头元件，其包括四个镜头。镜头组G118 包括一个双合透镜、一个凸弯月单透镜和一个双凸单透镜。双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。 在图23中以示意图的方式给出的镜头附件的镜头组G119包括四个镜头元件，其包括五个镜头。镜头组G119 包括一个双凸单透镜，其与双凹单透镜隔开，双凹单透镜与双合透镜和另一个双凸单透镜隔开。双合透镜 包括一个与双凸透镜对接的双凹透镜。

根据Rayleigh标准DOF＝±λ/(2*NA²)，与一个或者多个其它模块一起配合使用的其它镜头附件，从 430nm-1100nm的光进行聚焦比从整个波长范围内的标称中心波长聚焦相差不到3x、2x或1x焦深或者甚至 不到焦深的一半。另外，在某些具体实施例中，与一个或者多个其它模块一起使用的镜头可配置成，在或 者接近光学衍射极限的条件下，从900-1700nm可以采用不到3x、2x、1x或者甚至焦深差的一半工作，例 如：在某些具体实施例中，在此波段范围内不需要重新调焦。

后适配器模块

后适配器或者套管镜头、后模块或者第三个模块的另一种具体实施例可以包括一个或者多个以下特点。 在某些具体实施例中，多种固定焦距套管镜头提供有外部入射光瞳、足够大的孔径以及接收角度，以产生 0.95-4.65mm²sr的光学扩展量。在某些具体实施例中，这种套管镜头可具有一个短后焦点优势，短后焦点 定义D3/F3<0.9，其中D3是光程，F3是指定后模块的焦距，如图28中所示。入射光瞳可以处在足够的深 度，以满足按照某些具体实施例的无焦变焦模块足够的内部瞳深以及移动范围，提供与无焦变焦模块相匹 配的光瞳，因此可以配置成与本文介绍的具体实施例配置的对焦模块无缝对接工作。在某些具体实施例中， 对不同的瞳深进行有利的优化，为单独使用的套管镜头提供了有利的使用刚度。

按照某些具体实施例的套管镜头可以具有一种入射光瞳直径，用于某些具体实施例中16-25mm的外部 入射光瞳套管镜头。

在某些具体实施例中，套管镜头可以在50、75、100、150mm或者更大的入射光瞳深度，没有光晕地 接收2.5-3.5°的最大准直场角度，这样对每个给定的焦距，为现有的传感器平台提供有利的场覆盖。

包含上述第一个和/或第二个示例数值的具体实施例所提供的光学扩展量数值为0.95-4.65mm²sr。表24给出 的数值，是用于选择改变传感器覆盖范围、光学扩展量数值符合1.58mm²sr的具体实施例。表24给出了某 些具体实施例的后适配器或者套管镜头的数值，这些后适配器或者套管镜头光程/焦距比小，直径16-25mm 的外入射光瞳处于50mm或者更远距离，如75、100、150mm或者更远距离，光学扩展量为1.58mm²sr。 图28以示意图的方式给出了一个套管镜头示例图，此套管镜头可以被包括在一种光学布置示例范围内，此 光学布置分别按照图24A-24C,25A-25C和/或26A-26C所示配置的有限轭距光学组件的后适配器模块m324, m325和/或m326，和/或按照图12-15所示的具体实施例，其具有1.58mm²sr的光学扩展量，具有如表24 中给出的尺寸A或者焦距、尺寸B或者光程、尺寸C或者传感器对角长的多个实例变量。图16和17分别 以示意图的方式给出了后适配器具体实施例12和13，其光学扩展量数值为3.21mm2sr，还根据焦距示例提 供了各种有利的传感器覆盖。具有固定光学扩展量以及在50mm或者更远的距离如：75,100,150mm或者更 远距离的16-25mm直径出射光瞳的其它高光学扩展量后适配器可以与变焦模块具体实施例或者与镜头附件 和变焦模块具体实施例有利地配对，以保持系统光学扩展量和被称为传感器大小的覆盖范围。

在图24A-24C,25A-25C和26A-26C中以示意图的方式给出的有限轭距光学组件示例每个都分别包括后 适配器模块示例m324,m325和m326，后适配器模块包括镜头组G720,G721和G722。图12-17以示意图 的方式给出了后适配器模块的可供替代的具体实施例示例，这些模块分别包括镜片组G708-G713。表8-13 分别包括图12-17所示镜头组G708-G713所用的光学配方示例。

在图12中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G708包括四个镜头元件，其包括六个镜头。镜头 组G708包括两个凸弯月单透镜和两个双合透镜。第一个双合透镜包括一个与平凹透镜(或凸弯月透镜)对 接的凸平镜(或者凸弯月透镜)，第二个双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。

在图13中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G709包括四个镜头元件，其包括六个镜头。镜头组G709 包括一对凸弯月单透镜和两个双合透镜。第一个双合透镜包括一个与凸弯月透镜对接的凸弯月透镜，第二 个双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。

在图14中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G710包括五个镜头元件，其包括六个镜头。镜头 组G710包括一个凸弯月单透镜、一个双合单透镜、另一个凸弯月单透镜、一个双凹单透镜和一个双合透镜。 双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。

在图15中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G711包括三个镜头元件，其包括五个镜头。镜头 组G711包括一个双合透镜、两个凹弯月单透镜。第一个双合透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜， 第二个双合透镜包括一个与双凹透镜对接的双凸透镜。第一个双合透镜与第二个双合透镜隔开，单透镜与 第二个双合透镜隔开。

在图16中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G712包括四个镜头元件，其包括五个镜头。镜头 组G712包括一个双合透镜、一个双凸单透镜、一个双凹单透镜、一个凸弯月单透镜(或者凸平镜)。双合 透镜包括一个与凹弯月透镜对接的双凸透镜。第一个双合透镜与第一个单透镜隔开。

在图17中以示意图的方式给出的后适配器的镜头组G713包括四个镜头元件，其包括五个镜头。镜头 组G713包括一个双合透镜、一个双凸单透镜、一个双凹单透镜、一个凸弯月单透镜。双合透镜包括一个与 凹弯月透镜对接的双凸透镜。第一个双合透镜与第二个单透镜隔开，第三个单透镜与第二个单透镜隔开。 在某些具体实施例中，套管镜头可以有比套管镜头的焦距小的轨迹或者光程。某些具体实施例的轨道或者 光程，是从套管镜头的机械入口到套管镜头的焦平面来确定的，尤其是当输入准直光束时。在其它具体实 施例中，轨道或者光程与焦距的比可以小于0.9。表24包括按照这些具体实施例的多个示例的参数值。图 28的图形给出了焦距尺寸A、光程尺寸B、传感器大小尺寸C，这些具体的实例数值见表24中的多个示例。 另外，根据Rayleigh标准DOF＝±λ/(2*NA²)，按照某些具体实施例的套管镜头可以被配置成，对从 430nm-1100nm的光进行聚焦比从标称中心波长(确定为550nm)的光聚焦，不到3x、2x、1x焦深或者甚 至不到焦深差的一半。而且，按照某些具体实施例的镜头可配置成，在或者接近光学衍射极限的条件下， 从900-1700nm比从1200nm中心波长工作，不到3x、2x、1x焦深或者甚至焦深的一半，在此波段范围内 不需要重新调焦。

组合具体实施例

尽管本发明的图纸和具体实施例已经进行了描述和图示，但应该知道，本发明的范围并不局限于所讨 论的特定具体实施例。因此，具体实施例应被视为说明性的，而不是限制性的，并且应理解为，技术熟练 的工人可以不脱离本发明的范围前提下制造出那些具体实施例中的变型。

举例来说，具体实施例可以包括具有最小的光学质量损失和/或小于10％的光晕以及各种特殊光学扩展 量处在0.95-4.65mm²sr之间的有限轭距系统镜头组件。可替代具体实施例可在第一个和第二个镜头组的镜 头之间，包括相继处在光学组件的物端的各种数量的平行间隔，光学组件包括一个镜头附件和一个变焦部 件。还可在第六个和第七个镜头组的镜头之间有相继处在光学组件的像端的各种数量的平行间隔，光学组 件包括一个后适配器和一个变焦部件。按照某些可替代的具体实施例的镜头附件模块可以包括一个或多个 正片和/或负片组。按照某些可替代的具体实施例的后适配器模块可以包括一个或得多个正片或负片组。

示意图27A-27G中给出的部件组合构成光学系统的其它具体实施例示例，其包括高光学扩展量有限轭 距变焦镜头的几种具体实施例示例，这些变焦模块具有模块特性，并包括物镜或者镜头附件模块m127, m128,m129,m130,m131,m132,m133，其包括一个正镜头组，并且按照表23中所述的示例配置，一个核心 变焦模块m227,m228,m229,m230,m231，其带有五个镜头组，一个套管镜头或者后适配器模块m327,m328, m329,m330，其带有一个正片镜头组，并按照表24的示例配置，其中，光学系统示例可以包括一个或者以 上的照明、马达、底座和/或聚焦模块。

图5A-26C和图28以及表1-22所述的任意镜头附件模块、核心变焦模块和/或后适配器模块的示例组 合，以及图27A-27G所述的具体实施例示例组合，以及经过对上述具体实施例进行细微修改的具体实施例 的示例组合可以构成其它具体实施例。细微修改可包括和/或轻度的凹面对表面曲率进行的轻微修改，即使 是对凸面、平面和/或凹面进行轻度的互换，将凹凸透镜从凸面翻转到凹面，从凹面翻转到凸面，增加或者 减少凹凸透镜或者将凹凸透镜移到另一个地方，如移到面对相邻镜头的另一面，将一个双合透镜分成两个 单透镜，将一个三合一透镜分成一个双合透镜和一个单透镜，或者分成三个单透镜，或者将两个单透镜对 接到一个双合透镜中，或者将一个双合透镜和一个单透镜或者三个单透镜对接到一个三合一透镜中。

变焦模块m2可以包括五个以上的或者以下的镜头组。正片静止组示例G201-G207和G220-G222可以进一 步地包括一个或者以上的镜头附件模块镜头，或者镜头附件模块m1可以进一步地包括静止组G201-G207 或G220-G222示例的一个或者多个镜头或者镜头元件。正片静止组示例G601-G607和G620-G622可以进 一步地包括一个或以上的后适配器光学组件镜头，或者后适配器光学组件或者后适配器模块m3可以进一步 地包括静止组G601-G607或G620-G622示例的一个或者多个镜头或者镜头元件。也就是说，可以将所有或 者部分镜头附件光学组件，如：任何镜头组G114-G122和/或后适配器光学组件如任何镜头组G708-G713 或G720-G722，添加到变焦模块m2上，这样可以将变焦模块m2的镜头组数量从五组提高到六组或者七组。 所为替代，可以将所有或者部分镜头组，比如在图5A-11C和24A-26C中给出和描述并且分别位于变焦模 块m2,m224-m231的物端上的任何镜头组示例G201-G207或G220-G222，和/或在图5A-11C和24A-26C中 给出和描述并且分别位于变焦模块m2,m224-m231的像端上的任何镜头组G601-G607或G620-G622从变焦 模块上拆下，且可以将它们加到镜头附件模块m1和/或后适配器模块m3上，以便将几种示例中的变焦模 块m2的镜头组的数量从五组减少到四组或者三组。

另外，在按照本文描述的具体实施例可以采用的方法中，以及上面所描述的方法中，已经按照所选择 的排印顺序对操作进行了描述。但是，顺序的选择和排列是为了方便排印，并不意味着执行操作要有任何 特定的顺序，除非规定了具体的顺序，或者在某一技术领域具有普通技艺的人员认为需要特定的顺序以外。 不应将上述技术指标中采用连词“和”连接的一组项目理解为这些项目中的每一个项目都要出现在按照所 有具体实施例的分组中，因为各种具体实施例的一个或者多个元件都可以相互取代。另外，虽然本发明权利要求中的项目、元件或部件可以单数描述，但其复数也属于本发明所考虑的范围，除非明文规定了对单 数的限制，或者如有需要在某一技术领域具有普通技艺的人员明确理解的以外。

在有些情况下，如果出现词义扩展的词和短语，如“一个或多个”、“至少”、“但不局限于”或其它短 语，不应将其理解为如果没有此类扩展短语就会缩小其范围。使用术语“相机”、“光学部件”、“模块”以 及“镜头组”，不应暗指在权利要求中所描述或者提出的部件或者功能性，因为相机、组件、模块、或者镜 头组的零件都是全部配置在一起的。实际上，相机(例如：光学组件和图像传感器)、光学组件(例如：包 括镜头附件、变焦部件、后适配器和/或镜头附件镜头组、包括五个镜头组和一个后适配器镜头组和/或一个 镜头附件模块的变焦模块、变焦模块和后适配器模块)、模块和/或镜头组的任何或者所有各种部件都可以一揽子组合在一起，也可以分开放置或者维护，并可以进一步在或者通过多个位置进行制造、组装和/或分配。 可使用不同的材料来制造几种具体实施例的光学组件镜头。例如，可以使用各种玻璃和/或透明塑料或聚合 材料，这些材料没有在光学配方表实例中所限制，如在表1-22，从左数第4和第5列中确定的。实例包括 聚酰亚胺。其中，聚合材料是折射率一般高于1.5的高折射率聚合物(HRIP)(参见，例如：Hung-Ju Yen 和Guey-Sheng Liou(2010))。“一种容易获得具有高折射率的光学各向同性、无色、热塑性塑料聚酰亚胺材 料的方法”J.Mater.Chem.20(20):4080；H.Althues,J.Henle和S.Kaskel(2007)。“用于透明聚合物的功能 性无机纳米填料”化学协会，第9版(49):1454-65；Akhmad Herman Yuwono,BinghaiLiu,Junmin Xue,John Wang,Hendry Izaac Elim,Wei Ji,Ying Li和Timothy John White(2004)。“控制透明纳米复合物TiO2-PMMA 的结晶度和非线性光学特性”J.Mater.Chem.14(20):2978；Naoaki Suzuki,Yasuo Tomita,Kentaroh Ohmori, Motohiko Hidaka和Katsumi Chikama(2006)。“用于体积全息记录的高透明性氧化锆纳米颗粒分散丙烯酸 光敏聚合物”，光学出版14(26):012712,其通过引入并入本文)。

按照某些具体实施例，在显微镜和/或数码相机和/或摄影机中也可能包含光学图像稳定技术。例如，也 可能使用在8,649.628,8,649,627,8,417,055,8,351,726,8,264,576,8,212,882,8,593,542,8,509,496,8,363,085, 8,330,831,8,648,959,8,637,961,8,587,666,8,604,663,8,521,017,8,508,652,8.358,925,8,199,222,8,135,184 and 8,184,967，以及在美国公布的专利申请号2012/G207347,2012/G206618,2013/0258140,2013/0201392, 2013/0077945,2013/0076919,2013/0070126,2012/0019613,2012/0120283和2Ol3/0075237中介绍的技术，在 此通过引用并入本文中。

另外，在此提出的各种具体实施例在示意图以及其它图例中予以了介绍。显然，对于具备某一技术领 域一般技艺的人员来说，在阅读本文以后，可以没有限制地实施图示具体实施例以及各种可替代实例。例 如，示意图及其所附的说明不应解释为对特定的结构或者配置的规定。

通过技术规范以及图纸和表格图例介绍了光学组件的各种具体实施例。按照另一种具体实施例的显微 镜、数码相机、摄影机、其它移动设备或实验室设备或研究设备或光学系统可能包含本文中的光学部件。 可以高效率制造的几种相机实例包括与按照本文所述的具体实施例的光学部件一起结合的图像传感器模 块。相机或光学组件的某些光学零件，如一个或者多个镜头、镜面和/或孔径、快门、固定某种光学元件的 外壳或者镜筒、镜片或者镜筒、或其它光学镜片，如镜片、光源、辅助传感器、加速度计、陀螺仪、电源 连接、数据存储芯片、微处理器、有线或无线传输/接收连接和/或接收器/发射器，或外壳对中和/或连接销 或凹座或其它可能包含在某些具体实施例中的此类结构，即使它们未在本文专门介绍或者以图形方式表示 出来。值得注意的是，在某些具体实施例中，可能包含有一个快门，而其它相机具体实施例没有快门。采 用这些相机具体实施例，可以使用几种照明技术中的一种。它们包括但不局限于倾斜照明、环形灯、仰角 照明或者后照明。这些照明技术可以用作恒定光源，或者也可以使用反射灯或者闪光灯技术。这些技术可 以单独也可以与本文所述的具体实施例组合使用。

在某些具体实施例中，可能希望一种尺寸比另一种尺寸得到的视场明显较宽，并且可能只在一种尺寸 上希望获得宽的视场。在这种情况下，可以简化本文所述的一些原理，将圆柱面应用到所提供的球形实例 上。

此外，本文所引述的参考资料、产品、背景、摘要、表格和图表的简要说明，都通过引用而全部可作 为可替代具体实施例的介绍。显微镜、光学组件和相机的几种具体实施例已通过物理、电子和光学结构方 式并以示意图的方式在这里进行了介绍。在美国专利号7,443,597,7,768,574,7,593,636,7,566,853,9,091,843, 9,316,808,8,005,268,8,014,662,8,090,252,8,004,780,7,920,163,7,747,155,7,368,695,7,095,054,6,888,168, 6,583,444和/或5,882,221和/或美国公布的专利申请号2014/0028887,20 14/0043 525,2012/0063 76 I,20 11/03 17013,201 1/0255 182,20 11/0274423,2009/0212381,2009/0023249,2008/0296717,2008/0099900, 2008/0029879和/或2005/0082653中的一个或者几个组合可以介绍有包括在可替供的具体实施例范围内的显 微镜、光学组件、相机的其它特点和部件的具体实施例。所有这些专利和已公布的专利申请都是通过引用 而被纳入其中。

通过引用而被纳入的美国专利号7,593,636,7,768,574,7,807,508和7,244,056介绍了一些结构实例，这 些结构是为了降低实物高度，将一些相机设备电气高度嵌入在光学高度以内。在可替代的具体实施例中， 提供有一种有利的紧凑式光学组件或模块或镜片组、显微镜和相机以及摄影机和其它移动设备和实验室以 及研究设备。

同样，通过引用而被纳入的US2013/0242080介绍了成像系统的实例，包括置于防水舱内部的光学部件、 传感器和相机模块。还提供了不涉及内部有一个或多个成像部件的防水密封外壳、用于光学和/或电气和/ 或图像数据的无线通信机构。

Claims (21)

1.一个包括镜头连接模块的镜头组件，镜头连接模块包括两个或者以上的镜头元件，镜头元件配置成与变焦模块对接，用来组成变焦镜头系统，其具有一个正焦距，其中镜头组件的瞳孔大小为16-25mm，瞳深大于50mm。

2.按照权利要求1中的镜头组件，其光学扩展量处在0.95-4.65mm²sr之间，且可以配置成与所述的变焦模块一起使用，在所述的变焦模块变焦范围内光晕为50%或者以下。

3.按照权利要求1中的镜头组件，其中，波长范围从430nm-1100nm的波长聚焦位置与相同的550nm光聚焦位置在550nm光处的景深(DOF)相差不超过3倍，其中，景深定义为DOF =±λ/（2*NA²），其中λ是波长，NA是数值孔径。

4.按照权利要求1中的镜头组件，其中，波长范围从430nm-660nm的波长聚焦位置与相同的550nm光聚焦位置在550nm光处的景深(DOF)相差不超过1倍，其中，景深定义为DOF =±λ/（2*NA²），其中λ是波长，NA是数值孔径。

5.按照权利要求1中的镜头组件，其中，波长范围从900nm-1700nm的波长聚焦位置与相同的1200nm光聚焦位置在1200nm光处的景深(DOF)相差不超过3倍，其中，景深定义为DOF =±λ/（2*NA²），其中λ是波长，NA是数值孔径。

6.按照权利要求1中的镜头组件，其瞳深大于75mm。

7.按照权利要求1中的镜头组件，其瞳孔像差与所述的变焦模块匹配以降低系统像差，从而提高系统性能。

8.按照权利要求1中的镜头组件，包括一个变焦模块和一个后适配器模块，其在所述的镜头组件中与所述的变焦模块的像端对接。

9.按照权利要求1中的镜头组件，包括一个变焦模块和一个后适配器模块、一个或多个机动模块、照明模块、调焦模块、底座模块、传感器模块、处理模块以及与所述的镜头组件范围内对接的接口模块。

10.按照权利要求1中的镜头组件，包括至少两个镜头元件，镜头元件包括(a)一个双合透镜和(b)要么是(i)一个三合一透镜和(ii)第二双合透镜和一个单透镜，或者是(iii)两个或者三个单透镜，或者(iv)其组合。

11.按照权利要求1中的镜头组件，当与所述的变焦模块组合在一起时，其包括一个在所有变焦位置相对于平面垂直物体小于2°的远心主光线数值。

12.一种相机，其包括：如权利要求1中所述的一个镜头组件；一个置于捕捉成像的镜头组件的成像平面上的成像传感器；一块显示器或者与外部显示器通信的接口、或者用来显示成像传感器中捕捉成像的显示器和接口两者。

13.按照权利要求12的相机，包括一只数字显微镜。

14.一种相机，包括：如权利要求1中所述的镜头组件；一个目镜，其配置和定位使光学组件产生的图像可通过目镜看到。

15.按照权利要求14的相机，包括一只显微镜。

16.一种有限共轭相机，从物端到像端，其包括：(a)包括镜头连接镜头组件的镜头连接模块，其包括(i)一个双合透镜和一个单透镜，或者(ii)一个带有两个或者以上单透镜的双合透镜，或者(iii)两个双合透镜和一个或者以上的单透镜；(b)一种无焦变焦模块，其最高最低放大倍数比在5.5:1和16:1之间，光学扩展量在0.95和4.65mm²sr之间，且包括一个变焦镜头组件，其包括(i)第一个正焦距静止组，其包括一个三合一透镜或者一个双合透镜和一个单透镜；(ii)第一个负焦距移动组，包括一个三合一透镜，或者一个或两个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(iii)第三个静止或者移动组，包括一个双合透镜，或者一个三合一透镜，或者三个单透镜；(iv)第二个负焦距移动组，包括一个或者两个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(v)第二个正焦距静止组，包括一个三合一透镜，一个双合透镜，或者一个双合透镜和一个单透镜；(c)包括一个后适配器镜头组件的后适配器模块，包括(i)一个双合透镜和三个单透镜，或者(ii)两个双合透镜和一个单透镜，或者(iii)两个双合透镜和两个单透镜，或者(iv)一个双合透镜和四个单透镜；(d)处在成像平面上的成像传感器或者目镜。

17.按照权利要求16的一种相机，其中镜头连接模块有正焦距，并具有16-25mm的瞳孔以及大于50mm的瞳深。

18.按照权利要求16中的相机，其光学扩展量处在0.95-4.65mm²sr之间，在所述的变焦模块变焦范围内光晕为50%或者以下。

19.按照权利要求16中的相机，其中，波长范围从430nm-1100nm的波长聚焦位置与相同的550nm光聚焦位置在550nm光处的景深(DOF)相差不超过3倍，其中，景深定义为DOF =±λ/（2*NA²），其中λ是波长，NA是数值孔径。

20.按照权利要求16中的相机，其中，波长范围从900nm-1700nm的波长聚焦位置与相同的1200nm光聚焦位置在1200nm光处的景深(DOF)相差不超过3倍，其中，景深定义为DOF =±λ/（2*NA²），其中λ是波长，NA是数值孔径。

21.按照权利要求16中的相机，其瞳深大于75mm。

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