CN117850009A - 一种超高清显微变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高清显微变焦镜头，属于光学镜头技术领域，其包括依次排列的物面、正的光焦度前固定组A、正的光焦度变倍组B、正的光焦度中间固定组C、负的光焦度补偿组D、正的光焦度后固定组E、像面，其具有镜头分辨率高，成像质量高，可得到良好的图像品质的优点，设置补偿组用于补偿因变倍组移动引起的像面偏移，光阑设置在补偿组能有效的抑制不同倍率下的杂散光；本发明采用小口径小质量的补偿组，有利于后期一体机结构的设置，同时能快速移动补偿组，达到快速对焦效果。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种超高清显微变焦镜头。
背景技术
当前，在显微镜已经越来越广泛应用于各行业的制造技术、制造设备以及检测设备中。但是目前市场上的显微变焦镜头主要是定焦类（依靠更换不同的物镜来适应不同放大率）、手动变焦类以及电动变焦（在手动变焦上加装齿轮箱和减速马达来实现）；这类镜头在自动化检测系统中对焦模式主要有两种：通过上下移动载物台或上下移动整个摄像机来实现对对焦；在自动化检测要求效率更高的情况下，由于以上方案中移动的部件重量体积比较大，对驱动的说就是既要保证精度还要更高的速度，大大的增加了整体的成本，有时还很难实现高速精确定位。针对这种问题，本发明提出了采用一体机方案设计显微变焦镜头，变倍组采用电动模式，补偿组采用一体机模式，这样实现了对物体的快速精准定位。
发明内容
为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种超高清显微变焦镜头，其具有镜头分辨率高，成像质量高，可得到良好的图像品质的优点，设置有补偿组，补偿因变倍组移动引起的像面偏移，光阑设置在补偿组能有效的抑制不同倍率下的杂散光；本发明采用小口径小质量的补偿组，有利于后期一体机结构的设置，同时能快速移动补偿组，达到快速对焦效果。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种超高清显微变焦镜头。其包括：
物面；
前固定组A，具有正的光焦度，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜A1、双凸透镜A2、双凸透镜A3三片具有屈光率的透镜；
变倍组B，具有正的光焦度，配置于所述前固定组A与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜B1、负弯月镜B2两片具有屈光率的透镜；
中间固定组C，具有正的光焦度，配置于变倍组B与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的负弯月透镜C1、双凸透镜C2、正弯月透镜C3、负弯月透镜C4四片具有屈光率的透镜；
补偿组D，具有负的光焦度，配置于中间固定组C与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜D1、正弯月透镜D2两片具有屈光率的透镜；
后固定组E，具有正的光焦度，配置于补偿组D与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜E1、双凸透镜E2、负弯月透镜E3三片具有屈光率的透镜；
像面。
根据本发明所述的一种超高清显微变焦镜头，其进一步的优选技术方案是：所述前固定组A组合焦距满足：300mm<fA<430mm；
所述变倍组B组合焦距满足：80mm<fB<120mm；
所述中间固定组C组合焦距满足：130mm<fC<190mm；
所述补偿组D组合焦距满足：-33mm<fD<-23mm；
所述后固定组E组合焦距满足：32mm<fE<48mm。
根据本发明所述的一种超高清显微变焦镜头，其进一步的优选技术方案是：所述双凹透镜A1与双凸透镜A2密接胶合构成第一胶合组；所述双凸透镜B1与负弯月镜B2密接胶合构成第二胶合组；所述负弯月透镜C1与双凸透镜C2密接胶合构成第三胶合组；所述正弯月透镜C3与负弯月透镜C4密接胶合构成第四胶合组；所述双凹透镜D1与正弯月透镜D2密接胶合构成第五胶合组；所述双凸透镜E2与负弯月透镜E3密接胶合构成第六胶合组。
根据本发明所述的一种超高清显微变焦镜头，其进一步的优选技术方案是：第一胶合组与正弯月透镜A3的空气距离为0.15mm；
第三胶合组与第四胶合组的空气距离为0.3mm；
双凸透镜E1与第六胶合组的空气距离为0.15mm。
根据本发明所述的一种超高清显微变焦镜头，其进一步的优选技术方案是：镜头从低倍到高倍时，变倍组B移动方向为由中间固定组C向前固定组A移动，补偿组D移动方向为由中间固定组C向后固定组E方向移动。
根据本发明所述的一种超高清显微变焦镜头，其进一步的优选技术方案是：前固定组A与变倍组B之间的间隔为64.7—3.7mm使得镜头从低倍端到高倍端变倍组B的移动范围为61mm；中间固定组C与补偿组D之间的间隔为6.5—37mm使得补偿组E移动范围为31.5mm。
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
1、本发明的超高清显微变焦镜头，具有镜头分辨率高，成像质量高，可得到良好的图像品质的优点。
2、设置有补偿组，补偿因变倍组移动引起的像面偏移，光阑设置在补偿组能有效的抑制不同倍率下的杂散光；本发明采用小口径小质量的补偿组，有利于后期一体机结构的设置，同时能快速移动补偿组，达到快速对焦效果。
3、本发明实现了光学放大0.57~2.28X达到了整体4倍变倍，物方数值孔径0.07~0.2，畸变3.4~0.5‰，像质实现了全焦段、可见光、大靶面（1/1.8″）500万以上。
4、本发明采用70mm大物距设计，有更好的安装空间，能更好的匹配自动化检测设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1 为本发明光学系统示意图。
图2为本发明在低倍时的多色衍射MTF图。
图3为本发明在高倍时的多色衍射MTF图。
图4为本发明在低倍时的光扇图Ray Fan。
图5为本发明在高倍时的光扇图Ray Fan。
图6为本发明在低倍时的点列图Spot Diagram。
图7为本发明在高倍时的点列图Spot Diagram。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
实施例：
如图1-图7，一种超高清显微变焦镜头，具有镜头分辨率高，成像质量高，可得到良好的图像品质的优点，其具体包括：
物面。
前固定组A，具有正的光焦度，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜A1、双凸透镜A2、双凸透镜A3，双凹透镜A1与双凸透镜A2密接胶合构成第一胶合组；本实施例的前固定组作用是光线的前置聚焦，前固定组为三片式结构，采用高折射率高色散与低折射率低色散胶合能更好的校正整个焦段系统色差，三片式结构能更好的校正高倍段系统球差、正弦差等。
变倍组B，具有正的光焦度，配置于所述前固定组A与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜B1、负弯月镜B2，双凸透镜B1与负弯月镜B2密接胶合构成第二胶合组；本实施例的变倍组作用是通过移动变倍组来改变系统焦距，采用胶合方式主要是校正色差和高倍球差等。
中间固定组C，具有正的光焦度，配置于变倍组B与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的负弯月透镜C1、双凸透镜C2、正弯月透镜C3、负弯月透镜C4，负弯月透镜C1与双凸透镜C2密接胶合构成第三胶合组，正弯月透镜C3与负弯月透镜C4密接胶合构成第四胶合组；本实施例的中间固定组采用两个胶合组主要是校正色差。
补偿组D，具有负的光焦度，配置于中间固定组C与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜D1、正弯月透镜D2，双凹透镜D1与正弯月透镜D2密接胶合构成第五胶合组；本实施例的补偿组作用是补偿因变倍组移动引起的像面偏移，光阑设置在补偿组有效的抑制不同倍率下的杂散光；本实施例的补偿组采用小口径小质量的补偿组有利于后期一体机结构，能快速移动补偿组，达到快速对焦效果。
后固定组E，具有正的光焦度，配置于补偿组D与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜E1、双凸透镜E2、负弯月透镜E3，双凸透镜E2与负弯月透镜E3密接胶合构成第六胶合组；本实施例的后固定组主要是校正系统剩余像差。
像面F，本实施例像面F是放置图像接收器的地方。
镜头从低倍到高倍时，变倍组B移动方向为由中间固定组C向前固定组A移动，补偿组D移动方向为由中间固定组C向后固定组E方向移动；镜头从低倍端到高倍端变倍组B的移动范围为61mm，即前固定组A与变倍组B之间的间隔为64.7~3.7mm；补偿组E移动范围为31.5mm，即中间固定组C与补偿组D之间的间隔为6.5~37mm。
前固定组A组合焦距满足：300mm<fA<430mm；变倍组B组合焦距满足：80mm<fB<120mm；中间固定组C组合焦距满足：130mm<fC<190mm；补偿组D组合焦距满足：-33mm<fD<-23mm后固定组E组合焦距满足：32mm<fE<48mm。
第一胶合组与正弯月透镜A3的空气距离为0.15mm；第三胶合组与第四胶合组的空气距离为0.3mm；双凸透镜E1与第六胶合组的空气距离为0.15mm。
本实施例的各个镜片的物理参数符合表1所示数据要求：
表1
如上表所示，面OBJ对应的是物面，面1、2、3对应的是第一胶合组（双凹透镜A1与双凸透镜A2密接胶合），面4、5对应的是双凸透镜A3，面6、7、8对应的是第二胶合组（双凸透镜B1与负弯月镜B2密接胶合），面9、10、11对应的是第三胶合组（负弯月透镜C1与双凸透镜C2密接胶合），面12、13、14对应的是第四胶合组（正弯月透镜C3与负弯月透镜C4密接胶合），面15、16、17对应的是第五胶合组（双凹透镜D1与正弯月透镜D2密接胶合），面18、19对应的是正弯月透镜D-1，面18、19对应的是双凸透镜E1，面20、21、22对应的是第六胶合组（双凸透镜E2与负弯月透镜E3密接胶合），面23、24对应的是Sensor的保护玻璃，面IMA对应的是像面，表格中的带有星号为移动部件，STO是光阑位置。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，其包括：
物面；
前固定组A，具有正的光焦度，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜A1、双凸透镜A2、双凸透镜A3三片具有屈光率的透镜；
变倍组B，具有正的光焦度，配置于所述前固定组A与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜B1、负弯月镜B2两片具有屈光率的透镜；
中间固定组C，具有正的光焦度，配置于变倍组B与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的负弯月透镜C1、双凸透镜C2、正弯月透镜C3、负弯月透镜C4四片具有屈光率的透镜；
补偿组D，具有负的光焦度，配置于中间固定组C与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凹透镜D1、正弯月透镜D2两片具有屈光率的透镜；
后固定组E，具有正的光焦度，配置于补偿组D与像侧之间，其包括从物侧往像侧依序排列的双凸透镜E1、双凸透镜E2、负弯月透镜E3三片具有屈光率的透镜；
像面。
2.根据权利要求1所述的一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，所述前固定组A组合焦距满足：300mm<fA<430mm；
所述变倍组B组合焦距满足：80mm<fB<120mm；
所述中间固定组C组合焦距满足：130mm<fC<190mm；
所述补偿组D组合焦距满足：-33mm<fD<-23mm；
所述后固定组E组合焦距满足：32mm<fE<48mm。
3.根据权利要求1所述的一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，所述双凹透镜A1与双凸透镜A2密接胶合构成第一胶合组；所述双凸透镜B1与负弯月镜B2密接胶合构成第二胶合组；所述负弯月透镜C1与双凸透镜C2密接胶合构成第三胶合组；所述正弯月透镜C3与负弯月透镜C4密接胶合构成第四胶合组；所述双凹透镜D1与正弯月透镜D2密接胶合构成第五胶合组；所述双凸透镜E2与负弯月透镜E3密接胶合构成第六胶合组。
4.根据权利要求3所述的一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，第一胶合组与正弯月透镜A3的空气距离为0.15mm；
第三胶合组与第四胶合组的空气距离为0.3mm；
双凸透镜E1与第六胶合组的空气距离为0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，镜头从低倍到高倍时，变倍组B移动方向为由中间固定组C向前固定组A移动，补偿组D移动方向为由中间固定组C向后固定组E方向移动。
6.根据权利要求1或5所述的一种超高清显微变焦镜头，其特征在于，前固定组A与变倍组B之间的间隔为64.7—3.7mm使得镜头从低倍端到高倍端变倍组B的移动范围为61mm；中间固定组C与补偿组D之间的间隔为6.5—37mm使得补偿组E移动范围为31.5mm。
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