CN218974666U - 一种天文摄星镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天文摄星镜头，包括物镜座，光圈座，镜筒，所述镜头从光线入射方向依次设置有前镜组、独立可变光阑与平场镜组，所述前镜组，包括透镜A，透镜B，对焦透镜，所述平场镜组，包括透镜C与透镜D。本实用新型针对天文摄影进行了优化设置，并兼顾一般相机镜头地面景物摄影之功能，优质轻便，使用简单。使用本镜头拍摄深空以及星空，照片星点像差明显改善，周边畸变减小，色差控制优异。本实用新型的镜头能有效降低摄影师的购入成本，应用面不仅局限于天文摄影，在日常摄影中也同样适用，还具有性价比高、便携等特点，便于吸引更多人加入天文摄影行列，从而达到普及天文的目的。

Description

一种天文摄星镜头

技术领域

本实用新型属于光学设备技术领域，尤其涉及一种天文摄星镜头。

背景技术

目前单反相机使用的镜头在日常摄影方面对结构(对焦速度、便携度)以及成像效果(背景虚化、像差等)有着很多的优化，但是将摄影镜头直接应用到天文摄影领域，特别是深空摄影中，效果往往不尽人意，但这与其价格无关，而是因为这类镜头没有专门针对天文摄影使用进行优化(无限远处对焦优化、平场镜片组等)。并且为天文摄影而优化的折射式望远镜(因光学结构特殊将其称为望远镜，后文统一为镜头)焦距为300MM-1400MM，这类焦距的镜头搭配APS-C或全画幅使用时得到较窄的视角，当相机画幅不变时，想要获得更广的视角则需要焦距更短的镜头，150MM-200MM焦段的镜头搭配APS-C或全画幅就可以满足此类要求，但是目前在此焦段中，只有180MM、200MM两种规格的镜头，可选厂家很少，并且价格昂贵，拍摄得到的效果也并不完美。价格昂贵并且获得效果不是完美导致其性价比偏低，是最为致命的缺点。

上述180MM、200MM镜头虽然可以满足拍摄更广视角的需求，但是较低性价比，所以为了降低成本达到使天文摄影更加普及的目的，需要一款能够适用于天文摄影、日常摄影且便携性好、性价比高的摄星镜头。

申请号为2022201978312的专利公开了一种集观测拍摄一体的折射式天文摄星仪新型镜片结构，包括主镜系统、调焦器、承载系统、观测接口及拍摄接口。但该结构未公开透镜之间的空气间隔，因此对于天文摄影的优化效果无法获知。

申请号2020104438025的专利公开了一种多功能APO光学镜筒，包括主镜筒、调焦器、准焦镜、天顶延长管、拍摄延长管、相机接环、目镜接口和目镜，所述镜筒的各个部件能自由组合作为拍摄镜筒或观测镜筒，所述拍摄镜筒的一种组合方式是包括依次连接的主镜筒、调焦器、准焦镜、拍摄延长管和相机接环。该光学镜筒焦距虽然在200MM以下，但是未公开透镜之间的空气间隔，其F4.5的光圈较小，在夜晚进行摄影时会影响成像质量。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种天文摄星镜头，以解决单反相机镜头无法同时使用天文摄影与日常摄影的问题。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种天文摄星镜头，包括物镜座，光圈座，镜筒，所述镜头从光线入射方向依次设置有前镜组、独立可变光阑与平场镜组，所述前镜组，包括透镜A，透镜B，对焦透镜，所述平场镜组，包括透镜C与透镜D，

所述透镜A与透镜B之间的空气间隔为1-2mm，透镜A设置在透镜B光线入射方向的一侧，所述透镜B与对焦透镜之间的空气间隔为25-29mm，所述透镜B设置在对焦透镜光线入射方向的一侧，所述对焦透镜与透镜C之间的空气间隔为16-18mm，所述对焦透镜设置在透镜C光线入射方向的一侧，所述透镜C与透镜D之间的空气间隔为24-26mm，所述透镜C设置在透镜D光线入射方向的一侧。

优选地，所述镜头还包括遮光罩、垫圈、对焦镜压圈、光圈旋钮、光圈连接环、平场镜压圈、转接卡口，所述透镜A与透镜B设置于物镜座光线入射方向的一端，透镜B通过垫圈与物镜座形成连接，所述物镜座另一端与光圈座光线入射方向的一端连接，所述对焦透镜通过对焦镜压圈固定在光圈座内，所述光圈座上设置有焦距锁定系统，所述独立可变光阑固定在光圈连接环上，独立可变光阑光线入射方向的一侧与光圈座连接，所述光圈连接环与光圈旋钮进行连接，光圈连接环设置在独立可变光阑光线射出方向的一侧，所述光圈连接环与光圈旋钮连接，所述平场镜压圈光线入射方向的一侧与透镜C连接，平场镜压圈另一侧与镜筒光线入射方向的一侧连接，所述透镜D设置在镜筒光线射出方向的一侧，镜筒光线射出方向的一侧与转接卡口螺纹连接。

优选地，所述透镜A为直径42-46MM，焦距为180-210MM的胶合镜片的复消色差透镜，所述胶合镜片，包括透镜E与透镜F，透镜E与透镜F连接，所述透镜B为直径41-46MM，直径焦距为180-210MM的弯月透镜，所述对焦透镜为直径25-29MM的透镜。

优选地，所述物镜座上设置有螺纹孔A，透镜A通过使用螺丝贯穿螺纹孔A与物镜座形成连接，所述平场镜压圈上设置有螺纹孔B，透镜C、平场镜压圈通过使用螺丝贯穿螺纹孔B与镜筒形成连接，所述镜筒上设置有螺纹孔C，透镜D通过使用螺丝贯穿螺纹孔C与镜筒形成连接。

优选地，所述光圈连接环上设置有固定孔位，光圈连接环一侧设置有卡扣，所述光圈连接环通过卡扣与光圈旋钮进行连接。

优选地，所述独立可变光阑光线入射方向的一侧设置有滑杆，独立可变光阑另一侧设置有插柱，独立可变光阑通过若干插柱插入固定孔位内与光圈连接环形成连接。

优选地，所述光圈座上设置有光圈导轨，独立可变光阑通过滑杆与光圈座上的光圈导轨形成滑动连接。

优选地，所述物镜座光线入射方向的一侧外壁设置有螺纹A，物镜座另一侧外壁设置有螺纹B，物镜座通过螺纹A与遮光罩形成螺纹连接，物镜座通过螺纹B与光圈座形成螺纹连接。

优选地，镜头焦距为165MM。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型针对天文摄影进行了优化设置，并兼顾一般相机镜头地面景物摄影之功能，优质轻便，使用简单。使用本镜头拍摄深空以及星空，照片星点像差明显改善，周边畸变减小，色差控制优异。本实用新型的镜头能有效降低摄影师的购入成本，应用面不仅局限于天文摄影，在日常摄影中也同样适用，还具有性价比高、便携等特点，便于吸引更多人加入天文摄影行列，从而达到普及天文的目的。

附图说明

图1是本实用新型的爆炸图；

图2是本实用新型光学系统的示意图；

图3是本实用新型光圈座的结构示意图；

图4是本实用新型光圈连接环的结构示意图；

图5是本实用新型平场镜压圈的结构示意图；

图6是本本实用新型光圈叶片结构正面；

图7是本本实用新型光圈叶片结构反面；

图8是本本实用新型光圈旋钮结构图；

图9是本本实用新型光路仿真模拟结果图；

图中：1-遮光罩，3-透镜A，31-透镜E，32-透镜F，4-垫圈，5-透镜B，6-螺纹A，7-物镜座，8-螺纹孔A，9-螺纹B，10-对焦镜压圈，11-对焦透镜，12-焦距锁定系统，13-光圈座，14-独立可变光阑，141-滑杆，142-插柱，15-光圈旋钮，16-光圈连接环，17-平场镜压圈，18-透镜C，19-镜筒，20-螺纹孔C，21-透镜D，22-转接卡口，23-固定孔位，24-卡扣，25-螺纹孔B，26-光圈导轨。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

实施例1：

如图1至9所示，一种天文摄星镜头，包括物镜座7，光圈座13，镜筒19，所述镜头从光线入射方向依次设置有前镜组、独立可变光阑14与平场镜组，所述前镜组，主要用于成像与对焦，包括透镜A3，透镜B5，对焦透镜11，所述平场镜组，包括透镜C18与透镜D21。对焦透镜11用于进行对焦。平场镜组可以将不平行于光轴的光线进行矫正，使最终到达相机传感器的光线平行与光轴，优化拍摄效果。

本实用新型的镜头采用五片式镜片设计，共三类镜片，具有方便调节光轴、便于组装的优势，可以有效降低在组装不同镜片时导致误差产生，其中，透镜A3为第一类镜片；透镜B5与透镜D21为第二类镜片；对焦透镜11与透镜C18为第三类透镜，同类透镜尺寸相同。

所述透镜A3与透镜B5之间的空气间隔为1mm±0.03mm，透镜A3设置在透镜B5光线入射方向的一侧，所述透镜B5与对焦透镜11之间的空气间隔为27.92mm±0.03mm，所述透镜B5设置在对焦透镜11光线入射方向的一侧，所述对焦透镜11与透镜C18之间的空气间隔为16.72mm±0.03mm，所述对焦透镜11设置在透镜C18光线入射方向的一侧，所述透镜C18与透镜D21之间的空气间隔为25.88mm±0.03mm，所述透镜C18设置在透镜D21光线入射方向的一侧，所述透镜D21到拍摄终端之间的空气间隔为60mm。各透镜之间的空气间隔是根据建模仿真数据得出的最优解，是采用这种光学镜片、光学结构的最优距离，可以有效提高图像质量。本申请采用的空气间隔可以有效降低组装难度并且可以加大对于镜头外壳误差的阀值。

所述镜头还包括遮光罩1、垫圈4、对焦镜压圈10、光圈旋钮15、光圈连接环16、平场镜压圈17、转接卡口22，所述透镜A3与透镜B5设置于物镜座7光线入射方向的一端，透镜B5通过垫圈4与物镜座7形成连接，上并起到限定透镜A3A与透镜B5间空气间隔的作用，所述物镜座7另一端与光圈座13光线入射方向的一端连接，所述对焦透镜11通过对焦镜压圈10固定在光圈座13内，所述光圈座13上设置有焦距锁定系统12，起到限位作用，通过旋转物镜座7，改变物镜座7与光圈座13之间的距离，可以达到对焦的目的，并且通过焦距锁定系统12保证焦距不发生变化，便于进行长时间的拍摄；所述独立可变光阑14固定在光圈连接环16上，独立可变光阑14光线入射方向的一侧与光圈座13连接，所述光圈连接环16与光圈旋钮15进行连接，光圈连接环16设置在独立可变光阑14光线射出方向的一侧，所述光圈连接环16与光圈旋钮15连接，所述平场镜压圈17光线入射方向的一侧与透镜C18连接，平场镜压圈17另一侧与镜筒19光线入射方向的一侧连接，所述透镜D21设置在镜筒19光线射出方向的一侧，镜筒19光线射出方向的一侧与转接卡口22螺纹连接。

所述透镜A3为直径44MM，焦距为200MM的胶合镜片的复消色差透镜，透镜A3为ED超低色散胶合玻璃，使得在减少色差以及影像清晰度方面较常规镜头更有优势；所述胶合镜片，包括透镜E31与透镜F32，可以有效降低球差、色差的影响，透镜E31与透镜F32连接，透镜E31设置在透镜F32光线入射方向的一侧，由于对于镜片组的选择需要保证焦距尽量相同，所述透镜B5为直径44MM，直径焦距为199MM的弯月透镜，通过弯月透镜正负焦距组合，可以有效降低球差，所述对焦透镜11为直径27MM，焦距为-185MM的透镜(透镜B5与对焦透镜11的选择标准为通过ZEMAX仿真后得到的最优解，具有最小的色差，最低的像差、慧差，是此透镜组的最优解)。图9为采用仿真的光斑图，可以看到像面在9mm以内时，RMS(像差引起的弥散斑)近似小于等于镜头Airy(艾利斑半径)，所以在像面9mm以内时，可以得到一个较为理想的光学系统设计，当像面大于9mm时，RMS半径增大，但也在可控范围内，对画质造成的影响可以忽略。

所述物镜座7上设置有螺纹孔A8，透镜A3通过使用m4机米螺丝贯穿螺纹孔A8与物镜座7形成连接，所述平场镜压圈17上设置有m3螺纹孔B25，透镜C18、平场镜压圈17通过使用螺丝贯穿螺纹孔B25与镜筒19形成连接，所述镜筒19上设置有m3螺纹孔C20，透镜D21通过使用螺丝贯穿螺纹孔C20与镜筒19形成连接。

所述光圈连接环16上设置有固定孔位23，光圈连接环16一侧设置有卡扣24，所述光圈连接环16通过卡扣24与光圈旋钮15进行连接。

所述独立可变光阑14光线入射方向的一侧设置有滑杆141，独立可变光阑14另一侧设置有插柱142，独立可变光阑14通过若干插柱142插入固定孔位23内与光圈连接环16形成连接。

所述光圈座13上设置有光圈导轨26，独立可变光阑14通过滑杆141与光圈座13上的光圈导轨26形成滑动连接。

所述物镜座7光线入射方向的一侧外壁设置有螺纹A6，物镜座7另一侧外壁设置有螺纹B9，物镜座7通过螺纹A6与遮光罩1形成螺纹连接，物镜座7通过螺纹B9与光圈座13形成螺纹连接。

本天文摄星镜头焦距为165MM。

本实用新型光学系统可达到的光学指标如下：焦距f’＝165mm；相对孔径D/f’＝1/3.75；适用光谱频率：300-700nm；镜头与1寸cmos相机、APS-C相机、全画幅相机适配；采用手动光圈设置；设置手动调焦，调焦机构(物镜座7和光圈座13组成)采用正反螺牙进行调焦，本镜头调焦动作精确、可靠，并且通过螺牙结构，增大调焦机构接触面压力，从而增加摩擦力，焦距锁定系统12的设置也便于焦距的锁定，并进行长时间拍摄。

相较于日常摄影镜头，此镜头对于天文摄影进行了相应的优化—增加平场镜结构，将不平行于光轴的光线进行矫正，使到达传感器的光线平行于光轴；加长版遮光罩，有效降低周围环境杂光对于拍摄图像的影响；手动光圈，精确控制得到优质的画质；手动对焦结构，精确对焦后可以将其进行焦距锁定。并且简化了结构—去除自动对焦(因为天文摄影都是在暗光环境下，自动对焦效果不如手动对焦)；采用手动光圈，可以找到最适合的光圈大小。通过对于天文摄影的优化以及对于结构的优化使其更适合天文摄影；相较于同类镜头，此镜头具有更高的性价比(通过镜片的选择以及对于镜头外壳机械结构的优化有效降低成本)，并且因为模块化(物镜座7，光圈座13，镜筒19)设置，便于安装与调试。

本实用新型为了便于镜头的组装调试，对不同的组件进行模块化设置，并且在装配透镜的地方设置适用于机米螺丝的螺纹孔孔位，便于调整镜头光轴。因为在夜晚暗光环境中，天文摄影需要进行无穷远精确对焦，该条件下自动对焦的效果不如手动对焦，所以镜头采取手动对焦的方式，通过转动物镜座7，改变物镜组透镜A3、透镜B5与对焦透镜11之间的相对位置，实现对焦。其中通过螺纹B9的设置进行旋转对焦，光圈也采用手动控制，可以通过手动转动光圈旋钮15，从而带动光圈连接环16与光圈叶片组14，实现光圈叶片缩放，从而实现手动控制光圈的目的，并且可以通过手动控制光圈大小获得最优效果。为了进一步提高镜头光轴的稳定性，在对焦透镜11与平场镜组前面加装对焦镜压圈10，保证其稳定程度。

Claims (9)

1.一种天文摄星镜头，其特征在于：包括物镜座(7)，光圈座(13)，镜筒(19)，所述镜头从光线入射方向依次设置有前镜组、独立可变光阑(14)与平场镜组，所述前镜组，包括透镜A(3)，透镜B(5)，对焦透镜(11)，所述平场镜组，包括透镜C(18)与透镜D(21)；

所述透镜A(3)与透镜B(5)之间的空气间隔为1-2mm，透镜A(3)设置在透镜B(5)光线入射方向的一侧；所述透镜B(5)与对焦透镜(11)之间的空气间隔为25-29mm，所述透镜B(5)设置在对焦透镜(11)光线入射方向的一侧；所述对焦透镜(11)与透镜C(18)之间的空气间隔为16-18mm，所述对焦透镜(11)设置在透镜C(18)光线入射方向的一侧；所述透镜C(18)与透镜D(21)之间的空气间隔为24-26mm，所述透镜C(18)设置在透镜D(21)光线入射方向的一侧。

2.如权利要求1所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述镜头还包括遮光罩(1)、垫圈(4)、对焦镜压圈(10)、光圈旋钮(15)、光圈连接环(16)、平场镜压圈(17)、转接卡口(22)；所述透镜A(3)与透镜B(5)设置于物镜座(7)光线入射方向的一端，透镜B(5)通过垫圈(4)与物镜座(7)形成连接；所述物镜座(7)另一端与光圈座(13)光线入射方向的一端连接；所述对焦透镜(11)通过对焦镜压圈(10)固定在光圈座(13)内，所述光圈座(13)上设置有焦距锁定系统(12)；所述独立可变光阑(14)固定在光圈连接环(16)上，独立可变光阑(14)光线入射方向的一侧与光圈座(13)连接，所述光圈连接环(16)与光圈旋钮(15)进行连接，光圈连接环(16)设置在独立可变光阑(14)光线射出方向的一侧，所述光圈连接环(16)与光圈旋钮(15)连接；所述平场镜压圈(17)光线入射方向的一侧与透镜C(18)连接，平场镜压圈(17)另一侧与镜筒(19)光线入射方向的一侧连接，所述透镜D(21)设置在镜筒(19)光线射出方向的一侧，镜筒(19)光线射出方向的一侧与转接卡口(22)螺纹连接。

3.如权利要求1所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述透镜A(3)为直径42-46MM，焦距为180-210MM的胶合镜片的复消色差透镜，所述胶合镜片，包括透镜E(31)与透镜F(32)，透镜E(31)与透镜F(32)连接；所述透镜B(5)为直径41-46MM，直径焦距为180-210MM的弯月透镜；所述对焦透镜(11)为直径25-29MM的透镜。

4.如权利要求2所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述物镜座(7)上设置有螺纹孔A(8)，透镜A(3)通过使用螺丝贯穿螺纹孔A(8)与物镜座(7)形成连接；所述平场镜压圈(17)上设置有螺纹孔B(25)，透镜C(18)、平场镜压圈(17)通过使用螺丝贯穿螺纹孔B(25)与镜筒(19)形成连接；所述镜筒(19)上设置有螺纹孔C(20)，透镜D(21)通过使用螺丝贯穿螺纹孔C(20)与镜筒(19)形成连接。

5.如权利要求2所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述光圈连接环(16)上设置有固定孔位(23)，光圈连接环(16)一侧设置有卡扣(24)，所述光圈连接环(16)通过卡扣(24)与光圈旋钮(15)进行连接。

6.如权利要求2所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述独立可变光阑(14)光线入射方向的一侧设置有滑杆(141)，独立可变光阑(14)另一侧设置有插柱(142)，独立可变光阑(14)通过若干插柱(142)插入固定孔位(23)内与光圈连接环(16)形成连接。

7.如权利要求2所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述光圈座(13)上设置有光圈导轨(26)，独立可变光阑(14)通过滑杆(141)与光圈座(13)上的光圈导轨(26)形成滑动连接。

8.如权利要求2所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：所述物镜座(7)光线入射方向的一侧外壁设置有螺纹A(6)，物镜座(7)另一侧外壁设置有螺纹B(9)，物镜座(7)通过螺纹A(6)与遮光罩(1)形成螺纹连接，物镜座(7)通过螺纹B(9)与光圈座(13)形成螺纹连接。

9.如权利要求1所述的一种天文摄星镜头，其特征在于：镜头焦距为165MM。

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