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一种高倍率高分辨率折反远心镜头的制作方法

时间:2022-02-18 阅读: 作者:专利查询

一种高倍率高分辨率折反远心镜头的制作方法

1.本发明涉及光学镜头领域,尤其涉及一种高倍率高分辨率折反远心镜头。


背景技术:

2.随着科学技术的飞速发展,镜头成像应用到越来越多的领域,比如工业自动化检测,激光测距,光谱测量等等很多领域,这些领域对于镜头的要求越来越高,要求镜头分辨率高,景深大,可以应用的光谱范围宽,消色差,体积小,通用性强,靶面大等等目前,远心镜头一般最大倍率为1-1.5倍,2倍的已经比较少,na(光纤的数值孔径)一般再0.1以下,靶面一般小于1吋,针对目前一些新的应用,倍率和分辨率都无法满足要求。


技术实现要素:

3.本发明的目的是提供一种高倍率高分辨率折反远心镜头,通过优化光学设计,最大倍率可达4倍,靶面最大支持为30mm,na>1.5,采用了折反设计,减小了体积。
4.为了实现以上目的,本发明采用的技术方案为:一种高倍率高分辨率折反远心镜头,包括倾斜且相对设置的第一反射镜和第二反射镜,物面与第一反射镜之间设置有第一透镜,第一反射镜和第二反射镜之间依次设置有第二透镜、第三透镜和第四透镜,所述的第二反射镜与像面之间依次设置有第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜,所述第一透镜为凸向像方向的平凸透镜;所述第二透镜为凸向像方向的平凸透镜;所述第三透镜与第四透镜相胶合;所述第三透镜为双凸透镜;所述第四透镜为凹向物方向的平凹透镜;所述第五透镜与第六透镜相胶合;所述第五透镜为凹向镜向发现平凹透镜;所述第六透镜为双凸透镜;所述第七透镜与第八透镜相胶合;所述第七透镜为双凸透镜;所述第八透镜为双凹透镜;所述第九透镜为双凹透镜。
5.优选的,所述第一透镜的焦距f1与光路焦距f的比值、材料折射率nb1,阿贝数vd1满足如下条件:3.2《f1/f《3.3,1.58《nd1《1.63,41《vd1《51。
6.优选的,所述第二透镜的焦距f2与光路焦距f的比值、材料折射率nb2,阿贝数vd2满足如下条件:7.05《f2/f《7.15,1.69《nd2《1.74,38《vd2《48。
7.优选的,所述第三透镜的焦距f3与光路焦距f的比值、材料折射率nb3,阿贝数vd3满足如下条件:2.74《f3/f《2.84,1.47《nd3《1.52,75《vd3《95。
8.优选的,所述第四透镜的焦距f4与光路焦距f的比值、材料折射率nb4,阿贝数vd4满足如下条件:-3.81《f1/f《-3.86,1.65《nd4《1.70,30《vd4《35。
9.优选的,所述第五透镜的焦距f5与光路焦距f的比值、材料折射率nb5,阿贝数vd5满足如下条件:-3.70《f5/f《-3.75,1.53《nd5《1.58,45《vd1《55。
10.优选的,所述第六透镜的焦距f6与光路焦距f的比值、材料折射率nb6,阿贝数vd6满足如下条件:2.5《f6/f《3.0,1.48《nd3《1.53,75《vd3《95。
11.优选的,所述第七透镜的焦距f7与光路焦距f的比值、材料折射率nb7,阿贝数vd7
满足如下条件:0.85《f7/f《0.90,1.77《nd7《1.82,35《vd7《50。
12.优选的,所述第八透镜的焦距f8与光路焦距f的比值、材料折射率nb8,阿贝数vd8满足如下条件:-0.93《f8/f《-0.98,1.65《nd8《1.70,45《vd8《55。
13.优选的 ,所述第九透镜的焦距f9与光路焦距f的比值、材料折射率nb9,阿贝数vd9满足如下条件:-1.35《f9/f《-1.40,1.58《nd9《1.63,55《vd9《60。
14.优选的,第一透镜与物面之间设置有滤光片,第一透镜与第一反射镜之间设置有滤光片;第四透镜与第二反射镜之间设置有光阑,第六透镜与第七透镜之间设置有滤光片;第九透镜与像面之间设置有滤光片。
15.本发明的有益效果为:通过优化光学设计,最大倍率可达4倍,靶面最大支持为30mm,na>1.5,采用了折反设计,减小了光学镜头的整体体积。
附图说明
16.图1为一种高倍率高分辨率折反远心镜头的示意图。
17.图2为光学传递函数模量与空间频率的示意图。
18.图3为点列图。
19.图4为场曲示意图。
20.图5为畸变曲线图。
21.图中所示文字标注表示为:1、第一透镜;2、第二透镜;3、第三透镜;4、第四透镜;5、第五透镜;6、第六透镜;7、第七透镜;8、第八透镜;9、第九透镜;10、第一反射镜;11、第二反射镜。
具体实施方式
22.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
23.如图1所示,本发明的具体结构为:一种高倍率高分辨率折反远心镜头,包括倾斜且相对设置的第一反射镜10和第二反射镜11,物面与第一反射镜10之间设置有第一透镜1,第一反射镜10和第二反射镜11之间依次设置有第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4,所述的第二反射镜11与像面之间依次设置有第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8和第九透镜9,所述第一透镜1为凸向像方向的平凸透镜;所述第二透镜2为凸向像方向的平凸透镜;所述第三透镜3与第四透镜4相胶合;所述第三透镜3为双凸透镜;所述第四透镜4为凹向物方向的平凹透镜;所述第五透镜5与第六透镜6相胶合;所述第五透镜5为凹向镜向发现平凹透镜;所述第六透镜6为双凸透镜;所述第七透镜7与第八透镜8相胶合;所述第七透镜7为双凸透镜;所述第八透镜8为双凹透镜;所述第九透镜9为双凹透镜;所述第一透镜1的焦距f1与光路焦距f的比值、材料折射率nb1,阿贝数vd1满足如下条件:3.2《f1/f《3.3,1.58《nd1《1.63,41《vd1《51;所述第二透镜2的焦距f2与光路焦距f的比值、材料折射率nb2,阿贝数vd2满足如下条件:7.05《f2/f《7.15,1.69《nd2《1.74,38《vd2《48;所述第三透镜3的焦距f3与光路焦距f的比值、材料折射率nb3,阿贝数vd3满足如下条件:2.74《f3/f《2.84,1.47《nd3《1.52,75《vd3《95;所述第四透镜4的焦距f4与光路焦距f的比值、材料折射率nb4,阿贝数
vd4满足如下条件:-3.81《f1/f《-3.86,1.65《nd4《1.70,30《vd4《35;所述第五透镜5的焦距f5与光路焦距f的比值、材料折射率nb5,阿贝数vd5满足如下条件:-3.70《f5/f《-3.75,1.53《nd5《1.58,45《vd1《55;所述第六透镜6的焦距f6与光路焦距f的比值、材料折射率nb6,阿贝数vd6满足如下条件:2.5《f6/f《3.0,1.48《nd3《1.53,75《vd3《95;所述第七透镜7的焦距f7与光路焦距f的比值、材料折射率nb7,阿贝数vd7满足如下条件:0.85《f7/f《0.90,1.77《nd7《1.82,35《vd7《50;所述第八透镜8的焦距f8与光路焦距f的比值、材料折射率nb8,阿贝数vd8满足如下条件:-0.93《f8/f《-0.98,1.65《nd8《1.70,45《vd8《55;所述第九透镜9的焦距f9与光路焦距f的比值、材料折射率nb9,阿贝数vd9满足如下条件:-1.35《f9/f《-1.40,1.58《nd9《1.63,55《vd9《60;第一透镜与物面之间设置有滤光片,第一透镜与第一反射镜之间设置有滤光片;第四透镜与第二反射镜之间设置有光阑,第六透镜与第七透镜之间设置有滤光片;第九透镜与像面之间设置有滤光片。
24.物面的光线经过滤光片和第一透镜1后射在第一反射镜10上,第一次发射后经过第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和光阑后射在第二反射镜11上,第二次反射后经过第五透镜5、第六透镜6、滤光片、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9和滤光片后在像面成像;本技术通过优化光学设计,最大倍率可达4倍,靶面最大支持为30mm,na>1.5,采用了折反设计,减小了光学镜头的整体体积。
25.以下是选取的一组参数制作本技术的高倍率高分辨率折反远心镜头,具体如下表:
surf(面序号)radius)曲率半径
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thickness(面间隔)nd(折射率)vd(阿贝数)cleardiam(通光口径)1 infinity4
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14.939722 infinity81.60801546.220006183-40.555.6
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184-272.11.841.71999943.691154255-75.50.1
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26682.84.081.49699881.594687267-42.121.67270232.17888268-222.139.9
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269538.221.56970249.4482322810404.51.49699881.5946872811-96.5107.9
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281226.881.79951942.2532942413-26.82.51.67000351.758578241426.83.9
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2015-26.21.91.61271958.60485119.61660.634.8
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2017infinity9
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29.2568518
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29.77148
制作出的高倍率高分辨率折反远心镜头得到如下2-5所示的光学传递函数模量与空间频率的示意图、点列图(可以明显的看出本技术的还原性好)、场曲图和畸变曲线图。
26.需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明
只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。