CN113484981B

CN113484981B - 一种镜头

Info

Publication number: CN113484981B
Application number: CN202110666509.XA
Authority: CN
Inventors: 邢圆圆; 刘凯; 丁洪兴; 郭安峰; 周召涛
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2041-06-16
Also published as: CN113484981A

Abstract

本发明公开了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、滤光片和像面；透镜组满足以下条件：10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；其中，f_g1为所述第一透镜组的焦距，f_g2为所述第二透镜组的焦距，f为所述镜头的系统焦距，FOV为所述镜头的视场角。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；因此本发明实施例提供了一种大靶面的长焦镜头。

Description

一种镜头

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种镜头。

背景技术

数字病理系统主要由数字切片扫描装置和数据处理软件构成。首先，利用数字显微镜或放大系统在低倍物镜下对玻璃切片进行逐幅扫描采集成像，显微扫描平台自动按照切片XY轴方向扫描移动，并在Z轴方向自动聚焦。然后，由扫描控制软件在光学放大装置有效放大的基础上利用程控扫描方式采集高分辨数字图像，图像压缩与存储软件将图像自动进行无缝拼接处理，制作生成整张全视野的数字化切片。再将这些数据存储在一定介质中建立起数字病理切片库。随后就可以利用相应的数字病理切片浏览系统，对一系列可视化数据进行任意比例放大或缩小以及任意方向移动的浏览和分析处理。

随着数字病理扫描仪的发展，现在的数字病理扫描仪中的光学成像镜头存在如下问题：1、光学成像镜头的分辨率要求越来越高，靶面要求也越来越大，现有的镜头无法满足现在的使用需求。2、现有的镜头尺寸一般较大，镜头的镜片数量较多，加工性差，且成本比较高。因此开发一款大靶面的长焦镜头显得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种镜头，用以提供一种大靶面的长焦镜头。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、滤光片和像面；

透镜组满足以下条件：

10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；

其中，f_g1为所述第一透镜组的焦距，f_g2为所述第二透镜组的焦距，f为所述镜头的系统焦距，FOV为所述镜头的视场角。

进一步地，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一正光焦度透镜和第一负光焦度透镜。

进一步地，所述第一正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第一负光焦度透镜包括双凹透镜。

进一步地，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜。

进一步地，所述第二正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第二正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第二负光焦度透镜包括双凹透镜。

进一步地，所述第一正光焦度透镜、第一负光焦度透镜、第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜为球面或非球面透镜。

进一步地，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间设置有孔径光阑。

进一步地，所述第一正光焦度透镜的焦距f1≤59，第一负光焦度透镜的焦距f2≥-72，第二正光焦度透镜的焦距f3≤65，第二负光焦度透镜的焦距f4≥-63。

进一步地，所述第一正光焦度透镜的阿贝数Vd1≥52，第一负光焦度透镜的阿贝数Vd2≥41，第二正光焦度透镜的阿贝数Vd3≥39，第二负光焦度透镜的阿贝数Vd4≤65。

进一步地，所述第一正光焦度透镜的折射率Nd1≥1.52，第一负光焦度透镜的折射率Nd2≤1.73，第二正光焦度透镜的折射率Nd3≤1.75，第二负光焦度透镜的折射率Nd4≥1.45。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、滤光片和像面；透镜组满足以下条件：10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；其中，f_g1为所述第一透镜组的焦距，f_g2为所述第二透镜组的焦距，f为所述镜头的系统焦距，FOV为所述镜头的视场角。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；因此本发明实施例提供了一种大靶面的长焦镜头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的镜头示意图；

图2为本发明实施例提供的镜头在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图；

图3为本发明实施例提供的镜头在可见光波段的场曲和畸变图；

图4为本发明实施例提供的镜头在可见光波段的横向光扇图；

图5为本发明实施例提供的镜头在可见光波段的点列图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的镜头示意图，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2、滤光片M和像面N；

透镜组满足以下条件：

10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；

由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤20.5；因此本发明实施例提供了一种大靶面的长焦镜头。

所述第二透镜组和像面之间设置有滤光片M，滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一透镜组G1包括从物侧到像侧依次排列的第一正光焦度透镜L1和第一负光焦度透镜L2。

所述第一正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第一负光焦度透镜包括双凹透镜。

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第一正光焦度透镜L1和第一负光焦度透镜L2可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第二透镜组G2包括从物侧到像侧依次排列的第二正光焦度透镜L3和第二负光焦度透镜L4。

所述第二正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第二正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第二负光焦度透镜包括双凹透镜。

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第二正光焦度透镜L3和第二负光焦度透镜L4可以胶合连接或者贴合连接。

本发明实施例中，所述第一正光焦度透镜、第一负光焦度透镜、第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜为球面或非球面透镜。

所述第一透镜组G1和所述第二透镜组G2之间设置有孔径光阑P。

孔径光阑的口径大小决定了系统的光圈值以及拍摄时的景深大小，其口径大小可以固定不变，或者根据需要放置可调整口径的孔径光阑以实现通光口径可调，即有可变系统光圈值和改变景深的目的。

为了提供一款长焦镜头，并且提高镜头的成像质量，所述第一正光焦度透镜的焦距f1≤59，第一负光焦度透镜的焦距f2≥-72，第二正光焦度透镜的焦距f3≤65，第二负光焦度透镜的焦距f4≥-63。

在本发明实施例中，为了在镜头在较大的温度范围内都能清晰成像，在本发明实施例中，所述第一正光焦度透镜的阿贝数Vd1≥52，第一负光焦度透镜的阿贝数Vd2≥41，第二正光焦度透镜的阿贝数Vd3≥39，第二负光焦度透镜的阿贝数Vd4≤65。另外，所述第一正光焦度透镜的阿贝数Vd1≥52，第一负光焦度透镜的阿贝数Vd2≥41，第二正光焦度透镜的阿贝数Vd3≥39，第二负光焦度透镜的阿贝数Vd4≤65，还可以降低图像的色差，从而提高成像质量。

为了提高镜头的成像质量，减小镜头的总长度，在本发明实施例中，所述第一正光焦度透镜的折射率Nd1≥1.52，第一负光焦度透镜的折射率Nd2≤1.73，第二正光焦度透镜的折射率Nd3≤1.75，第二负光焦度透镜的折射率Nd4≥1.45。并且，所述第一正光焦度透镜的折射率Nd1≥1.52，第一负光焦度透镜的折射率Nd2≤1.73，第二正光焦度透镜的折射率Nd3≤1.75，第二负光焦度透镜的折射率Nd4≥1.45，还可以降低球差，提高成像质量。

本发明实施例提供的镜头有效控制了成本，实现了一种低成本、大靶面的高分辨率的长焦距镜头。

本发明实施例提供的镜头，扫描相机靶面可以最高支持φ42mm，在有效实现镜头结构小型化同时确保成像质量。成像可最高可最大支持靶面φ42mm的线阵相机使用，镜头机械总长不超过45mm；全视场MTF值在50lp/mm情况下，达到0.5以上；镜头的镜片数量较少，加工性好，且成本控制较低。

下面针对本发明实施例提供的镜头参数进行举例说明。

实施例1：

在具体实施过程中，镜头的各个透镜的曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿贝常数Vd满足表1所列的条件：

表1

需要说明的是，表1中的面号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。

本发明实施例所提供的镜头具有如下光学技术指标：

光学总长TTL≤265.5mm；

镜头焦距f：280mm；

镜头的视场角：8.6°；

镜头的光学畸变：0.15％；

镜头系统的光圈FNO.：FNO≤8.0；

镜头像面尺寸：≥φ42mm。

本发明实施例的镜头结构如图1所示，下面通过对实施例1进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例1所提供的镜头。

光学传递函数是用来评价一个该成像系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对各种像差(如：球差、慧差、象散、场曲、轴向色差、垂轴色差等)进行了很好的校正。

如图2所示，为镜头在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图；如图3所示，为镜头在可见光波段的场曲和畸变图；如图4所示，为镜头在可见光波段的横向光扇图；如图5所示，为镜头在可见光波段的点列图。

从图2中可知，镜头在可见光部分常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、较为集中，而且全视场(半像高Y’＝21mm)MTF平均值达到0.5以上；可见本实施例提供的镜头能够达到较高的成像要求；

从图3和图4中可知，镜头畸变控制较好，在0.15％以内，场曲控制在±0.5mm以内。光线像差控制也较好。

从图5中可知，镜头光斑半径较小，也比较集中，对应的像差和慧差也很好。

综上所述，本发明实施例提供了一种低成本、大靶面、成像高清的光学镜头。采用4个特定结构形状的光学透镜，并按照特定顺序从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的特定的光焦度的分配及组合，使得该成像系统的能够实现较好的畸变控制及出色的成像特性。

本发明实施例提供的光学镜头，成像面尺寸最大支持φ42sensor(CCD/CMOS)相机，满足设备高分辨率的需求；全视场MTF值在50lp/mm情况下，达到0.5以上，有出色的成像特性；镜头各透镜光焦度分布合理，镜片形状便于加工，镜头成本较低。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种镜头，其特征在于，所述镜头由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、滤光片和像面构成；

透镜组满足以下条件：

10.3≤(f_g1/f_g2)*f*tan(FOV)≤14.7；

其中，f_g1为所述第一透镜组的焦距，f_g2为所述第二透镜组的焦距，f为所述镜头的系统焦距，FOV为所述镜头的视场角；

所述第一透镜组由从物侧到像侧依次排列的第一正光焦度透镜和第一负光焦度透镜构成；

所述第一正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第一负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第二透镜组由从物侧到像侧依次排列的第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜构成；

所述第二正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第二负光焦度透镜为双凹透镜。

2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。

3.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。

4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜、第一负光焦度透镜、第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜为球面或非球面透镜。

5.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间设置有孔径光阑。

6.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜的焦距f1≤59，第一负光焦度透镜的焦距f2≥-72，第二正光焦度透镜的焦距f3≤65，第二负光焦度透镜的焦距f4≥-63。

7.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜的阿贝数Vd1≥52，第一负光焦度透镜的阿贝数Vd2≥41，第二正光焦度透镜的阿贝数Vd3≥39，第二负光焦度透镜的阿贝数Vd4≤65。

8.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜的折射率Nd1≥1.52，第一负光焦度透镜的折射率Nd2≤1.73，第二正光焦度透镜的折射率Nd3≤1.75，第二负光焦度透镜的折射率Nd4≥1.45。