CN113589487A - 一种双胶合共轭光阑物镜 - Google Patents

一种双胶合共轭光阑物镜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双胶合共轭光阑物镜，涉及光学技术领域；其中，双胶合共轭光阑物镜沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一球面镜、第二球面镜、第三球面镜、第四球面镜、一次成像面和孔径光阑；所述孔径光阑与人眼瞳孔形成共轭；所述第一球面镜为具有负屈光度、凹面朝向像侧的透镜，所述第二球面镜和所述第三球面镜均为具有正屈光度的凸面镜，所述第四球面镜为具有负屈光度、凹面朝向物侧的透镜；所述第一球面镜和所述第二球面镜胶合，所述第三球面镜和所述第四球面镜胶合；此种物镜通过两组双胶合透镜实现一次成像，可将瞳孔与物镜的孔径光阑共轭，校正像差的能力强，可获得较小的光阑球差和色差。

Description

一种双胶合共轭光阑物镜
技术领域
本公开涉及光学技术领域，具体涉及一种双胶合共轭光阑物镜。
背景技术
现有技术中，共轭光阑物镜常用于眼底相机中，可将人眼瞳孔与孔径光阑共轭，并实现一次成像。目前此类型的物镜一般为采用一片非球面镜；若采用一片非球面镜，物镜对像差校正的能力较弱，但是只用一种材料也无法很好的校正色差，而且非球面的开模费较为昂贵；若采用多片球面镜，相对于一片非球面镜可有更多的材料校正像差，因此现有技术中亟需一种多片球面镜的物镜。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本公开实施例提出了一种双胶合共轭光阑物镜，能够解决现有技术中的存在的由一片非球面镜组成的物镜对像差校正的能力较弱、成本较高等问题。
本公开实施例提供了一种双胶合共轭光阑物镜，沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一球面镜、第二球面镜、第三球面镜、第四球面镜、一次成像面和孔径光阑；所述孔径光阑与人眼瞳孔形成共轭；
所述第一球面镜为具有负屈光度、凹面朝向像侧的透镜，所述第二球面镜和所述第三球面镜均为具有正屈光度的凸面镜，所述第四球面镜为具有负屈光度、凹面朝向物侧的透镜；所述第一球面镜和所述第二球面镜胶合，所述第三球面镜和所述第四球面镜胶合。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：114.522mm≤TTL≤136.091mm；其中，TTL为所述第一球面镜物侧最外点到所述孔径光阑的距离。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：4.124≤TTL/f≤4.241；其中，TTL为所述第一球面镜物侧最外点到所述孔径光阑的距离，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：-4.124≤f1/f≤-1.920；其中，f1为所述第一球面镜的焦距，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：1.018≤f2/f3≤1.134；其中，f2为所述第二球面镜的焦距，f3为所述第三球面镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：-2.364≤f4/f≤-1.542；其中，f4为所述第四球面镜的焦距，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜的工作波长为486-656nm，中心波长为587nm。
在一些实施例中，所述物镜的视场角≥40°。
在一些实施例中，所述第一球面镜物侧最外点到人眼瞳孔的工作距为30mm。
在一些实施例中，所述一次成像面到所述第四球面镜像侧最外点的距离≥25.387mm；所述孔径光阑到所述第四球面镜像侧最外点的距离≥90.688mm。
本公开实施例中，公开了一种双胶合共轭光阑物镜，通过两组双胶合透镜实现一次成像，可将瞳孔与物镜的孔径光阑共轭，提高了光学性能及校正像差的能力，并可获得较小的光阑球差和色差；设计合理、结构紧凑、体积小且使用方便，同时节约了成本，用户体验良好。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：
图1为实施例一所示的一种双胶合共轭光阑物镜的结构示意图；
图2为实施例一所示的双胶合共轭光阑物镜的垂轴色差图(um)；
图3为实施例一所示的双胶合共轭光阑物镜的畸变图(％)；
图4为实施例二所示的一种双胶合共轭光阑物镜的结构示意图；
图5为实施例二所示的双胶合共轭光阑物镜的垂轴色差图(um)；
图6为实施例二所示的双胶合共轭光阑物镜的畸变图(％)；
图7为实施例三所示的一种双胶合共轭光阑物镜的结构示意图；
图8为实施例三所示的双胶合共轭光阑物镜的垂轴色差图(um)；
图9为实施例三所示的双胶合共轭光阑物镜的畸变图(％)；
其中，在图1、图4、图7中：1-瞳孔；2-第一球面镜；3-第二球面镜；4-第三球面镜；5-第四球面镜；6-一次成像面；7-孔径光阑。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。
现有技术中，共轭光阑物镜常用于眼底相机中，可将人眼瞳孔与孔径光阑共轭，并实现一次成像。目前此类型的物镜一般为采用一片非球面镜；若采用一片非球面镜，物镜对像差校正的能力较弱，但是只用一种材料也无法很好的校正色差，而且非球面的开模费较为昂贵。
为解决上述问题，本公开实施例公开了一种双胶合共轭光阑物镜，沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一球面镜2、第二球面镜3、第三球面镜4、第四球面镜5、一次成像面6和孔径光阑7；所述孔径光阑7与人眼瞳孔1形成共轭；
所述第一球面镜2为具有负屈光度、凹面朝向像侧的透镜，所述第二球面镜3和所述第三球面镜4均为具有正屈光度的凸面镜，所述第四球面镜5为具有负屈光度、凹面朝向物侧的透镜；所述第一球面镜2和所述第二球面镜3胶合，所述第三球面镜4和所述第四球面镜5胶合。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：114.522mm≤TTL≤136.091mm；其中，TTL(Total Track Length，镜头总长)为所述第一球面镜2物侧最外点到所述孔径光阑7的距离。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：4.124≤TTL/f≤4.241；其中，TTL为所述第一球面镜2物侧最外点到所述孔径光阑7的距离，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：-4.124≤f1/f≤-1.920；其中，f1为所述第一球面镜2的焦距，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：1.018≤f2/f3≤1.134；其中，f2为所述第二球面镜3的焦距，f3为所述第三球面镜4的焦距。
在一些实施例中，所述物镜满足以下关系式：-2.364≤f4/f≤-1.542；其中，f4为所述第四球面镜5的焦距，f为所述物镜的焦距。
在一些实施例中，所述物镜的工作波长为486-656nm，中心波长为587nm。
在一些实施例中，所述物镜的视场角≥40°。
在一些实施例中，所述第一球面镜2物侧最外点到人眼瞳孔1的工作距为30mm。
在一些实施例中，所述一次成像面6到所述第四球面镜5像侧最外点的距离≥25.387mm；所述孔径光阑7到所述第四球面镜5像侧最外点的距离≥90.688mm。
在一些实施例中，双胶合共轭光阑物镜可将瞳孔1和孔径光阑2共轭，同时可实现一次成像，获得较小的球差及色差。
下面实施例结合具体的参数予以说明。
实施例一
本公开实施例公开了一种双胶合共轭光阑物镜，具体结构如图1所示；其中，第一球面镜2的焦距f1＝-63.3479mm；第二球面镜3的焦距f2＝33.203mm；第三球面镜4的焦距f3＝32.632mm；第四球面镜5的焦距f4＝-78mm；物镜系统的焦距f＝33mm；视场角fov＝40°，TTL＝136.091mm；FNO＝14.033；其中，FNO＝焦距/入射孔径或有效口径＝f/D。
相对应地，双胶合共轭光阑物镜的具体参数，如表1所示：
Figure BDA0003213123840000051
Figure BDA0003213123840000061
表1
进一步地，本公开实施例还公开了双胶合共轭光阑物镜对应的垂轴色差图(um)、畸变图(％)，具体如图2、图3所示。从图中可以看出，物镜对应的垂轴色差≤29.262um，畸变≤6％。
更进一步地，本公开实施例还进一步公开了物镜光学系统的赛德尔像差系数表，如表2所示：
Figure BDA0003213123840000062
表2
由此可见，该物镜可较好的校正球差、轴向色差以及垂轴色差。
实施例二
本公开实施例公开了一种双胶合共轭光阑物镜，具体结构如图4所示；其中，第一球面镜2的焦距f1＝-86.572mm；第二球面镜3的焦距f2＝33.742mm；第三球面镜4的焦距f3＝30.92mm；第四球面镜5的焦距f4＝-55.147mm；物镜系统的焦距f＝30mm；视场角fov＝40°，TTL＝123.844mm；FNO＝16.405。
相对应的双胶合共轭光阑物镜的具体参数，如表3所示：
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 圆锥系统 半口径
OBJ 球面 无穷 1000 - - -
瞳孔 球面 无穷 30 - - 0.966
S1 球面 799.99 3.796 LASF35 - 13
S2 球面 79.998 14.180 LAK23 - 14
S3 球面 -29.348 0.500 - - 16
S4 球面 68.363 10.618 LAK23 - 16
S5 球面 -27.947 3.966 LASF35 - 16
S6 球面 -59.006 0 - - 16
一次像面 球面 无穷 30.05 - - 9.6
孔径光阑 球面 无穷 60.733 - - 2.05
表3
进一步地，本公开实施例还公开了双胶合共轭光阑物镜对应的垂轴色差图(um)、畸变图(％)，具体如图5、图6所示。从图中可以看出，物镜对应的垂轴色差≤40.795um，畸变≤5.64％。
更进一步地，本公开实施例还进一步公开了物镜光学系统的赛德尔像差系数表，如表4所示：
Figure BDA0003213123840000081
表4
由此可见，该物镜可较好的校正球差、轴向色差以及垂轴色差。
实施例三
本公开实施例公开了一种双胶合共轭光阑物镜，具体结构如图7所示；其中，第一球面镜2的焦距f1＝-111.336mm；第二球面镜3的焦距f2＝30.416mm；第三球面镜4的焦距f3＝26.822mm；第四球面镜5的焦距f4＝-41.647mm；物镜系统的焦距f＝27mm；视场角fov＝40°，TTL＝114.522mm；FNO＝15.927。
相对应的双胶合共轭光阑物镜的具体参数，如表5所示：
Figure BDA0003213123840000082
Figure BDA0003213123840000091
表5
进一步地，本公开实施例还公开了双胶合共轭光阑物镜对应的垂轴色差图(um)、畸变图(％)，具体如图8、图9所示。从图中可以看出，物镜对应的垂轴色差≤33.136um，畸变≤5.22％。
更进一步地，本公开实施例还进一步公开了物镜光学系统的赛德尔像差系数表，如表6所示：
Figure BDA0003213123840000092
表6
基于本公开上述所有实施例公开的双胶合共轭光阑物镜，使用4片球面镜并两两胶合，形成两组双胶合透镜，实现一次成像，将瞳孔和孔径光阑共轭；光学性能大幅提升、分辨率高，校正像差的能力增强，还能获得较小的光阑球差和色差；而且设计合理、结构紧凑、体积小且使用方便；同时节约了成本，用户体验良好。
应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一球面镜、第二球面镜、第三球面镜、第四球面镜、一次成像面和孔径光阑；所述孔径光阑与人眼瞳孔形成共轭；
所述第一球面镜为具有负屈光度、凹面朝向像侧的透镜，所述第二球面镜和所述第三球面镜均为具有正屈光度的凸面镜，所述第四球面镜为具有负屈光度、凹面朝向物侧的透镜；所述第一球面镜和所述第二球面镜胶合，所述第三球面镜和所述第四球面镜胶合。
2.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜满足以下关系式：114.522mm≤TTL≤136.091mm；其中，TTL为所述第一球面镜物侧最外点到所述孔径光阑的距离。
3.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜满足以下关系式：4.124≤TTL/f≤4.241；其中，TTL为所述第一球面镜物侧最外点到所述孔径光阑的距离，f为所述物镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜满足以下关系式：-4.124≤f1/f≤-1.920；其中，f1为所述第一球面镜的焦距，f为所述物镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜满足以下关系式：1.018≤f2/f3≤1.134；其中，f2为所述第二球面镜的焦距，f3为所述第三球面镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜满足以下关系式：-2.364≤f4/f≤-1.542；其中，f4为所述第四球面镜的焦距，f为所述物镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜的工作波长为486-656nm，中心波长为587nm。
8.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述物镜的视场角≥40°。
9.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述第一球面镜物侧最外点到人眼瞳孔的工作距为30mm。
10.根据权利要求1所述的双胶合共轭光阑物镜，其特征在于，所述一次成像面到所述第四球面镜像侧最外点的距离≥25.387mm；所述孔径光阑到所述第四球面镜像侧最外点的距离≥90.688mm。
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