一种视频显微、摄影大视场光学系统的制作方法

本实用新型涉及光电技术领域，具体涉及到一种视频显微、摄影大视场光学系统。

背景技术：

运用光学技术而研发的视频显微、摄影大视场光学系统，视频摄像系统的性能，已由以往对外界景物纯碎的“观看”到现在的“识别和认知”，而视频显微镜随着百万级像素高分辨率CCD或CMOS图像探测器的发展，并得到广泛应用，视频显微镜将观测物通过高清晰视频显微镜成像在CCD或CMOS霸面上，并将视频信号转换成数值信号储存在计算机中或将图像显示在监视器上，或者直接显示在手机屏上，结合测量软件，可对观察物体进行定量测量或直接观察，从而代替人眼，以便长时间观察。目前，手机拍照由于受到手机镜头本身的功能限制，使其拍照对不同距离物体，在不同天气条件下，受到限制，而视频显微镜使用在手机拍照或观察，则是扩展手机功能领域的一个途径。手机视频显微镜与传统的显微镜相比，具有工作距离长，分辨率高，而手机摄影则带来全新手机镜头拍照体验，而中长焦摄影，则给手机拍照带来新的春天。目前，手机外挂镜头均采用全铝外壳及专业的光学玻璃镜片，添加“宽带镀膜技术”使成像更加逼真，色彩更加艳丽，将手机强大的成像性能发挥的淋漓尽致。视频显微镜和摄影镜头是两种不同的仪器，现有技术中没有即能用作视频显微镜使用，又可作为摄影镜头使用的仪器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决上述技术问题的不足，提供一种视频显微、摄影大视场光学系统。该视频显微、摄影大视场光学系统，在视频显微摄影时，选定较大的数值孔径，实现了观察者对近距离物体的观察和拍照，其工作波段λ在480nm—650nm，完全和CMOS探测器波长相吻合，其工作距离为8mm，放大倍率为65倍，物方线视场直径5.5mm，数值孔径为0.25mm。而在望远摄影时，该摄影镜头的焦距为75.5mm，目镜焦距为-11.65mm，增距放大率为6.5倍，视场为15.5°，类似望远镜，为充满不同手机屏幕，其视场比同类望远镜大于40%，它可把远景的局部“拉过来”，充满手机全屏，更快捷地捕捉远处高清晰高品质画面，由于他的景深适中，可以虚化背景，优秀而令人深刻的摄影作品往往都具备了突出被摄主体以及具有冲击力的拍摄视角。

本实用新型为解决上述技术问题的不足，本实用新型采用的技术方案是：一种视频显微、摄影大视场光学系统，其特征在于：该光学系统自左向右入射方向分别设置有胶合透镜、第一正弯月透镜、负弯月透镜、第二正弯月透镜和目镜，在所述第一正弯月透镜和负弯月透镜之间设置有孔径光阑，物镜焦距为75.5mm，目镜焦距为-11.65mm，增距放大率为6.5倍，视场为15.5°，物镜系统的工作波段为：0.5μm-0.75μm，在显微摄影时，光学系统的工作距离为8mm，放大倍率为65倍，物方线视场直径5.5mm，数值孔径为0.25mm；胶合透镜和目镜是相对固定的结构。

所述胶合透镜与第一正弯月透镜之间的空气间隔为1.5mm,第一正弯月透镜与负弯月透镜之间的空气间隔为1.9mm，负弯月透镜与第二正弯月透镜之间的空气间隔为1.8mm，第二正弯月透镜与目镜之间的空气间隔为33.06mm。

所述胶合透镜分别由H-ZF1和H-K9L光学材料制成，第一正弯月透镜由H-LaK2制成，负弯月透镜由H-ZF5制成，第二正弯月透镜由H-LaK2制成，目镜分别由H-ZF7LA和H-LaK2光学材料制成。

采用上述技术方案的有益效果：本实用新型的一种视频显微、摄影大视场光学系统，一方面，作为摄影系统时，可满足手机摄像对不同距离的物体拍照要求，该大视场光学系统，可充满不同手机屏幕的需求，依然具有较高的图像对比度和清晰度。另一方面，摄影镜头光学件膜系设计采用超宽频谱多角度抗反射镀膜，它将有利于其杂散光和鬼影的消除，这样将大大提高镜头的分辨率，而且提高镜头反差能力，它不仅提高系统摄影景物细节能力，而且人眼可以直观看到屏幕上景物低反差细节，其反差越高，景物轮廓光鲜，边缘锐利，层次丰硕，质感强烈，影调明朗。第三方面，摄影镜头和显微系统是一体，但它是两个类别，在摄影时，拔掉前组胶合透镜即可实现对不同距离拍照，而装上胶合透镜即可对近距离观察分析，其结构简单、体积小、质量轻、安装调整方便，相对普通摄影镜头和显微系统，其视场、取景范围、拍照距离、分辨能力、清晰范围都有30%左右的惊人提升，显微和中长焦拓宽了手机摄影的创作空间。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。

图1为本实用新型视频显微、摄影大视场光学系统结构示意图。

图2为光路图。

图3为传递函数中心视场。

具体实施方式

为使本实用新型的内容明显易懂，一下结合具体实施例，对本实用新型进行详细描述。

如图1、2所示：一种视频显微、摄影大视场光学系统，该光学系统自左向右入射方向分别设置有胶合透镜1、第一正弯月透镜2、负弯月透镜4、第二正弯月透镜5和目镜6，第一正弯月透镜2和负弯月透镜4之间设置有孔径光阑3。该显微、摄影大视场光学系统，在显微摄影时，该系统的工作距离为8mm，放大倍率为65倍，物方线视场直径5.5mm，数值孔径为0.25mm。在摄影时，该系统的物镜焦距为75.5mm，目镜焦距为-11.65mm，增距放大率为6.5倍，视场为15.5°，物镜系统的工作波段为：0.5μm-0.75μm。所述胶合透镜与第一正弯月透镜之间的空气间隔为1.5mm,第一正弯月透镜与负弯月透镜之间的空气间隔为1.9mm，负弯月透镜与第二正弯月透镜之间的空气间隔为1.8mm，第二正弯月与目镜之间的空气间隔为33.06mm。

为了使本实用新型具有更好的实施效果，所述的胶合透镜分别由H-ZF1和H-K9L光学材料制成。第一正弯月透镜由H-LaK2制成，负弯月透镜由H-ZF5制成，第二正弯月透镜由H-LaK2制成，目镜分别由H-ZF7LA和H-LaK2光学材料制成。

本实用新型作为显微镜时可清晰测量出不同物体尺寸，作为摄影系统时，可满足手机摄像对不同距离的物体拍照要求，该大视场光学系统，可充满不同手机屏幕的需求，依然具有较高的图像对比度和清晰度。

视频显微、摄影大视场镜头在使用的过程中，由于使用的用途不同，其胶合组和后组摄影镜头是相对固定的，为使摄影清晰而明亮，其摄影镜头的口径大于40毫米，而高清、明亮的大视场摄影镜头小型化，轻便、小巧，结构尺寸短，是镜头设计的关键，同时在拟定设计方案中必须考虑到设计成本及它的用途，就需合理选择光学材料，此摄影镜头采用三组弯月透镜，三组弯月透镜光学材料是H-LaK2+H-ZF5+H-LaK2光学材料，再确定最佳光焦度分配，这不仅是校正镜头像差的需要，而且对于结构尺寸控制，起到关键作用，光焦度的分配问题其实也是各组元所承担偏角的合理安排问题。若给某个组元所分配的偏角超出了它所能承担的范围，那么将会产生大量的高级像差，从而影响整个系统，使系统的像差无法合理平衡，得不到理想的像质。

为实现视频显微、摄影大视场光学系统的高清，在镜头的光学件表面膜系设计中，其光谱范围则和人眼的光谱灵敏度要完全匹配，人眼光谱响应范围在0.4861μm-0.5893μm，镜头光学件膜系设计不仅要和人眼光谱范围相吻合，而且要兼顾摄影系统，图像的最终接受器是人眼，而杂散光是到达像面的非成像光束，它的存在使像面附加了部分照度，从而降低了成像的对比度，而膜系设计，它将有利于其杂散光和鬼影的消除，这样将大大提高镜头的分辨率，增强系统的透过率，而且提高系统反差能力，它不仅提高系统观察景物细节能力，而且再现景物低反差细节，其反差越高，景物轮廓光鲜，边缘锐利，层次丰硕，质感强烈，使人眼观察出明亮、清晰的物体。

成像光学系统是信息传递系统，从物面到像面，输出图像质量完全取决于光学系统传递特性，几何光学是在空域研究光学系统成像规律，其实与空域相平行还可以在频域中分析光学系统成像质量，即用传递函数来研究系统空间频域传递特性，这是一种能全面评价光学系统成像质量的好方法。所以在视频显微、摄影大视场光学系统中设置孔径光阑位置直接影响到分辨力，运用ZEMAX光学设计软件设计镜头并进行优化，在摄影光学系统中，光学传递函数在截止频率为60LP/mm大于0.35-0.45。见附图3所示，在视频显微系统时，光学传递函数在截止频率为30LP/mm大于0.3。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而己，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术放案的范围内。