一种细长型探针微距镜头的制作方法

1.本发明涉及微距摄影技术领域，特别涉及一种细长型探针微距镜头。


背景技术：

2.目前，公知的硬式内窥镜虽然具有细长型的镜身，可以拍摄狭窄的空间，但是因为接力镜头过于复杂，制造困难，同时像场太小，无法使用在aps-c画幅以及全画幅的相机和摄影机身上，同时没有对焦和光圈系统，无法实现远距离和微距状态下良好成像效果。比如公知的日本特开平5-297272号专利，从物体一侧起，物镜由2枚负透镜镜接棱镜，再接正负胶合镜片，再接负正胶合镜片，后面再接数个接力镜头组成。虽然可以做到细长结构，能够拍摄狭窄阴暗的地方，实现特殊的摄影视角，但是这样的组合镜片过多，制造复杂，成本高，同时因为像场太小，无法覆盖大靶面的交换相机和摄像机像场，如果通过数码放大，性能会急剧下降，无法满足摄影，摄像需求。
3.普通的微距镜头直径太粗，长度较短，无法拍摄狭窄的洞穴等地方，尤其是物体的内腔拍摄，以及潮湿昏暗的地方，无法伸入拍摄。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种细长型探针微距镜头，可以有效解决现有的微距镜头无法做到小巧，细长，拍摄不到狭窄的地方问题，同时克服类似医疗用硬管内窥镜的小像场，低画质，高成本，制造难度大的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种细长型探针微距镜头，包括从物体侧起至像面侧依次包括物镜obj、单个接力镜片组relay、以及起到放大作用的镜片组macro；
7.物体从无限远距离靠近的时候，放大镜片组的部分镜片移动实现合焦，且满足以下条件式(1)，
8.0.5＜ymax/f＜0.95
ꢀꢀꢀ
(1)；
9.其中，
10.ymax：无限远状态，近轴最大像(ymax＝f
×
tanω)；
11.ω：半画角；
12.f：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离。
13.物镜obj的焦距为fw，物镜obj的结构为从物体侧开始为一枚负屈光度的镜片ga，最像方侧为正屈光度镜片gb，满足条件式(2)和(3)；
14.1.5＜ymax/fw＜5.0
ꢀꢀꢀ
(2)；
15.1.5＜|fgb/fga|＜7
ꢀꢀꢀ
(3)；
16.其中，
17.ymax：无限远状态，近轴最大像(ymax＝f
×
tanω)；
18.ω：半画角；
19.fw：物镜obj的焦点距离；
20.fga：物镜obj最物体侧负屈光度的镜片焦距；
21.fgb：物镜obj最像方侧镜片焦距。
22.还满足条件式(4)和(5)；
23.1.5＜f/fm＜3.0
ꢀꢀꢀ
(4)；
24.1.0＜fm/fw＜3.0
ꢀꢀꢀ
(5)；
25.其中，
26.fm：放大镜片组在无限远的状态下焦距；
27.f：无限远时，整个光学系的焦距；
28.fw：物镜obj的焦点距离。
29.还满足条件式(6)；
30.3＜rl/f＜10
ꢀꢀꢀ
(6)；
31.其中，
32.rl：接力镜片组relay的长度；
33.f：无限远时，整个光学系的焦距。
34.其中，如果超过条件式0.5＜ymax/f＜0.95(1)的上限的话，物镜obj的屈光度非常强，虽然可以实现超广的画角，但是会导致物镜的体积急剧增大，无法实现细长的镜头结构。如果超过条件式(1)的下限的话，因为物镜obj的屈光度很弱，虽然性能很容易实现小型化，但画角太小，拍摄范围狭窄，无法实现广角微距的效果。
35.如果超过条件式1.5＜ymax/fw＜5.0(2)的上限的话，整个光学系统的焦距太短，导致画角太广，很难实现小型化的要求。如果超过条件式(2)的下限的话，虽然性能很容易实现小型化，但画角太小，拍摄范围狭窄，无法实现广角微距的效果。
36.如果超过条件式1.5＜|fgb/fga|＜7(3)的上限的话，物镜obj的最物体侧第一片的屈光度太强，虽然很容易实现超广的画角，但是小型化非常困难，同时容易产生各种难以矫正的像场，实现高画质困难。如果超过条件式(3)下限的话，物镜obj的最物体侧第一片的屈光度太弱，虽然高性能和细长体积容易实现，但是会导致画角过于狭窄，无法实现广角微距的效果。
37.如果超过条件式1.5＜f/fm＜3.0(4)的上限的话，放大镜片组macro的屈光度太强，放大的倍率过大，各种像差很难得到矫正，同时因为放大倍率过大，实际光圈将变得很暗，因光学衍射缘故以至于画质大幅度下降。如果超过条件式(4)的下限的时候，放大镜片组macro的屈光度太弱，放大的倍率不足，要达到覆盖大画幅的成像的话，整个macro镜片组体积将非常巨大，很难实现小型化的要求。
38.如果超过条件式1.0＜fm/fw＜3.0(5)的上限的话，物镜obj的屈光度太强，虽然很容易实现超广角的效果，但是会使得物镜的体积增大，同时各种像差矫正起来变得困难。如果超过条件式(5)的下限的时候，物镜obj的屈光度太弱，虽然小型化和高性能相对比较容易实现，但是画角将变得很狭窄，得不到广角微距的效果。
39.如果超过条件式3＜rl/f＜10(6)的上限的话，接力镜片组relay长度太长，虽然很容易实现镜身长度的要求，但是直径会大幅度变粗，很难实现细长的要求，同时各种像差也容易产生，或光学系统的焦距太短，画角虽然很容易实现超广的要求，但是因为太广会导致
物镜的体积增大，整个镜头的直径也会变粗。如果超过条件(6)的下限的话，接力镜片组relay的长度太短，很难实现细长的镜身要求，或者整个光学系统的焦距太长，导致画角狭窄，无法实现广角微距的效果。
40.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
41.该一种细长型探针微距镜头，通过物镜镜片组obj，接力镜片组relay以及放大对焦镜片组macro构成的细长型探针微距镜头，实现高性能，成像优良的特殊广角探针微距镜头。
附图说明
42.图1为本发明实施例1提供的细长型探针微距镜头的示意图。
43.图2为实施例1的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
44.图3为本发明实施例2提供的细长型探针微距镜头的示意图。
45.图4为实施例2的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
46.图5为本发明实施例3提供的细长型探针微距镜头的示意图。
47.图6为实施例3的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
具体实施方式
48.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
49.实施例1
50.如图1所示，一种细长型探针微距镜头，其特征在于，从物体侧起至像面侧依次包括物镜obj、单个接力镜片组relay、以及起到放大作用的镜片组macro；物体从无限远距离靠近的时候，放大镜片组的部分镜片移动实现合焦。
51.实施例1的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图2所示。
52.焦点距离：26.061
53.fno：13.5
54.半画角ω：41.5
55.实施例1的数据如下：
56.57.[0058][0059]
其中，r(mm)：各个面的曲率半径；
[0060]
d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；
[0061]
nd：d线的各个玻璃的折射率；
[0062]
vd：玻璃的阿贝数。
[0063]
实施例2
[0064]
如图3所示，一种细长型探针微距镜头，其特征在于，从物体侧起至像面侧依次包括物镜obj、单个接力镜片组relay、以及起到放大作用的镜片组macro；物体从无限远距离靠近的时候，放大镜片组的部分镜片移动实现合焦。
[0065]
实施例2的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图4所示。
[0066]
焦点距离：28.078
[0067]
fno：13.5
[0068]
半画角ω：38.96
[0069]
[0070]
[0071][0072]
焦点距离28.07750.25倍1.0倍d(33)49.628248.643845.6941d(35)69.774270.758673.7083bf38.490038.490038.4900
[0073]
其中，r(mm)：各个面的曲率半径；
[0074]
d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；
[0075]
nd：d线的各个玻璃的折射率；
[0076]
vd：玻璃的阿贝数；
[0077]
实施例3
[0078]
如图5所示，一种细长型探针微距镜头，其特征在于，从物体侧起至像面侧依次包括物镜obj、单个接力镜片组relay、以及起到放大作用的镜片组macro；物体从无限远距离靠近的时候，放大镜片组的部分镜片移动实现合焦。
[0079]
实施例3的无穷远，等摄影倍率的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图6所示。
[0080]
焦点距离：32.144
[0081]
fno：13.5
[0082]
半画角ω：34.46
[0083]
[0084][0085]
焦点距离32.144328.446021.2399d(33)45.142944.091140.9284d(35)70.531971.583774.7464bf38.575338.575338.5753
[0086]
其中，r(mm)：各个面的曲率半径；
[0087]
d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；
[0088]
nd：d线的各个玻璃的折射率；
[0089]
vd：玻璃的阿贝数；
[0090]
条件式满足情况：
[0091] 实施例1实施例2实施例3条件式(1)：0.5≤ymax/f≤0.950.8850.8090.686条件式(2)：1.5≤f/l1≤5.03.8803.5582.986条件式(3)：1.5≤|fgb/fga|≤74.0914.3912.182
条件式(4)：1.5≤f/fm≤3.01.9842.1092.472条件式(5)：1.0≤fm/fw≤3.02.2102.0861.760条件式(6)：3≤rl/f≤105.9355.4634.758
[0092]
结合上述实施例1-3给出的镜头结构以及相应的测试数据可看出，本发明提供的是一款通过物镜镜片组obj，接力镜片组relay以及放大对焦镜片组macro构成的细长型探针微距镜头，实现高性能，成像优良的特殊广角探针微距镜头，可以广泛地用于数码相机镜头，摄像机镜头，尤其是微距摄影等技术领域中。
[0093]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。