CN210573001U - 一种细长微距镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学器件技术领域，特别涉及一种细长微距镜头，从物体侧起至像面侧依次包括物镜，转折用棱镜P2、棱镜P3，接力镜头，以及放大镜头；其中，物镜内部有一棒状镜头P1，棒状镜头P1可展开为普通透镜，或转折为45°棱镜状透镜；转折用棱镜P2、P3可展开为屈光度为零的普通平板棒状玻璃，或转折为40～50°的棱镜；物体从无限远到近距离的时候，放大镜头内部有一枚正屈光度的透镜从像面侧向物体侧移动实现合焦，在对焦组透镜组和像面侧镜片之间有一片角度范围为30～60°的反射镜；本实用新型提供的细长微距镜头，从无穷远到1.0倍以上摄影倍率均很好成像，且实现了细长型的造型，可以由棱镜、反射镜来实现光路转折，能够拍摄狭窄地方的特殊视觉效果。

Description

一种细长微距镜头

技术领域

本实用新型属于光学器件技术领域，特别涉及一种细长微距镜头。

背景技术

目前，照相机使用的交换镜头从无穷远到等倍摄影倍率的微距镜头种类繁多，比如公知日本特开2006-153942号和日本特开2012-53260号专利，从物体侧开始，各透镜组的屈光度依次为正，负，正，负的结构，物体从无穷远到等倍摄影倍率的合焦过程中，由第2组和第3组镜片组移动来进行合焦的，第1组和第4组固定。虽然可以得到很好的成像效果，但是镜头直径太粗，长度太短，不能使用在狭窄的空间，拍摄不了一些特殊的视角。

还有，目前，公知的硬式内窥镜画角超过80度的镜头从物体侧开始都是以物镜加数个对成型接力镜头，再加放大镜头，最后成像的结构比较多，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。

实用新型内容

为了克服上述公知的微距镜头无法做到小巧、细长，拍摄不到狭窄地方的问题，同时克服类似医疗用硬管内窥镜的小像场、低画质、高成本和制造难度大的缺点，本实用新型提供了一种细长微距镜头，其可以通过棱镜、反射镜实现光路转换，获得直视的高性能成像效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型提供了一种细长微距镜头，从物体侧起至像面侧依次包括物镜，转折用棱镜P2、棱镜P3，接力镜头，以及放大镜头；其中，物镜内部有一棒状镜头P1，所述的棒状镜头P1可展开为普通透镜，或转折为45°棱镜状透镜，用于将光路转折；所述的转折用棱镜P2、P3可展开为屈光度为零的普通平板棒状玻璃，或转折为40～50°的棱镜，用于改变光路方向；物体从无限远到近距离的时候，放大镜头内部有一枚正屈光度的透镜从像面侧向物体侧移动实现合焦，同时对焦透镜和像面侧相邻的镜片的间隔为S1，在对焦组透镜组和像面侧镜片之间有一片角度范围为30～60°的反射镜，通过反射改变光路方向，或者撤销，为直视光路，且满足以下条件式：

10≤LA/Ymax≤30 (1)

1.5≤F/L1≤2.5 (2)

棒状镜片P1：展开，或45°棱镜 (3)

棱镜P2：展开，或40～50°棱镜 (4)

棱镜P3：展开，或40～50°棱镜 (5)

反射镜：撤销，或30～60°范围内反射 (6)

其中，

LA：从物体侧开始，第一片镜片的顶点到像面的距离，即光学总长；

Ymax：无限远状态，近轴最大像(Ymax＝F×Tanω)

ω：半画角；

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离；

L1：物镜内部棒状镜片展开时的长度。

本实用新型中，物镜的结构从物体侧开始为一枚负屈光度的镜片，像方侧相邻的镜片为棒状透镜P1，所述棒状透镜P1的展开长度为L1，焦距为FP1，最物体侧的负透镜焦距为Fw，且满足以下条件式：

0.25≤|Fw/FP1|≤0.75 (7)。

本实用新型中，所述的细长微距镜头还满足以下条件式：

1.5≤S1/F≤4.0 (8)

其中，S1：放大镜头内部的对焦透镜和像面侧相邻的镜片的间隔；

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离。

本实用新型中，如果超过条件式(1)的上限的话，镜头虽然能做到细长的效果，但是太长，光路很难实现，性能保证困难，需要更多的接力镜片实现，成本增加，制造难度增加等问题很难解决。如果超过条件式(1)的下限的话，虽然性能很容易实现，但是细长的结构就无法实现，得不到预期的效果。

如果超过条件式(2)的上限的话，物镜内部的棒状透镜P1无法做到转折，实现光线转折，只能展开成普通直视用，失去了更多的视角拍摄功能。如果超过条件式(2)的下限的话，虽然容易实现棱镜转折，改变视角转折的问题，但是因为P1的长度过长，导致像差无法矫正，同时直径变粗，实现细长话更加困难等问题。

条件式(3)中的透镜P1，如果展开的话，光路方向不变，为普通的直视光路，如果转折为45°棱镜模式时，光路将改变方向，转折为90°方向的光路。

条件式(4)中的棱镜P2，如果展开的话，光路方向不变，为普通的直视光路，如果转折为40～50°棱镜模式时，光路将改变方向，转折为80～100°方向的光路。

条件式(5)中的棱镜P3，如果展开的话，光路方向不变，为普通的直视光路，如果转折为40～50°棱镜模式时，光路将改变方向，转折为80～100°方向的光路。

条件式(6)中的反光镜M1，如果撤销去除的话，光路方向不变，为普通的直视光路，如果插入为30～60°棱镜模式时，光路将改变方向，转折为120～60°方向的光路。

如果超过条件式(7)的上限的话，第一片的负透镜屈光度将非常弱，要保证画角的话，镜头的直径将变得很粗，无法实现细长的效果。如果超过条件式(7)下限的话，那么物体侧的第一片负透镜的屈光度太强，虽然可以实现大画角，小体积，但是像差无法得到很好的矫正，无法实现高性能的要求。

如果超过条件式(8)的上限的话，对焦透镜Foc和相邻的镜片空气间隔足够大，有足够空间放置反射镜，实现光路转折的效果，但是因为间隔足够大，导致各种像差因距离变化而变大，尤其是色散像差很难矫正，实现高性能很困难。反之如果超过条件式(8)的下限的时候，虽然实现高性能相对容易，但是空间太小，无反将反射镜放置，实现各种角度的调整，实现不了改变光路方向的功能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供的细长微距镜头，从无穷远到1.0倍以上摄影倍率均很好成像，且实现了细长型的造型，可以由棱镜、反射镜来实现光路转折，能够拍摄狭窄地方的特殊视觉效果，同时具有低成本、高性能的优点。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的细长微距镜头的示意图；

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；

图3为本实用新型实施例2提供的细长微距镜头的示意图；

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；

图5为本实用新型实施例3提供的细长微距镜头的示意图；

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

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图及实施例，进一步阐明本实用新型。

实施例1

如图1所示，从物体侧起至像面侧依次包括物镜OBJ，展开棱镜P2，展开棱镜P3，接力镜头Relay，以及放大镜头Macro组成。其中物镜OBJ内部有一片厚度为L1的棒状镜头P1，处于展开状态，为普通透镜，同时对焦透镜Foc和相邻的像面侧镜片的间隔为S1，在对焦组透镜Foc和像面侧镜片之间，撤去了反射镜，为直视光路，整个光学系统为直视光路。

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。

焦点距离：23.70

Fno：14.0

半画角ω：44.6

实施例1的数据如下：

焦点距离	23.7059	0.025倍	1.0倍
				D(44)	11.8183	11.6860	8.5685
D(46)	67.2829	67.3702	70.5327
				D(50)	39.1540	39.1540	39.1540

其中，R(mm)：各个面的曲率半径；

D(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；

Nd：d线的各个玻璃的折射率；

Vd：玻璃的阿贝数。

实施例2

如图3所示，从物体侧起至像面侧依次包括物镜OBJ，45度反射的棱镜P2，光路转折90度，45度反射棱镜P3，光路转折90度，接力镜头Relay，以及放大镜头Macro组成。其中物镜OBJ内部有一片厚度为L1的棒状镜头P1，处于展开状态，为普通透镜，同时对焦透镜Foc和相邻的像面侧镜片的间隔为S1，在对焦组透镜Foc和像面侧镜片之间，撤去了反射镜，为直视光路，整个光学系统的光路经过棱镜，实现两次90度转折。

实施例2的无穷远，1倍摄影倍率和2倍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。

焦点距离：23.70

Fno：14.0

半画角ω：44.6

实施例2的数据如下：

其中，R(mm)：各个面的曲率半径；

D(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；

Nd：d线的各个玻璃的折射率；

Vd：玻璃的阿贝数。

实施例3

如图5所示，从物体侧起至像面侧依次包括物镜OBJ，展开的棱镜P2，展开的棱镜P3，接力镜头Relay，以及放大镜头Macro组成。其中物镜OBJ内部有一片厚度为L1的棒状镜头P1，转折成45度棱镜状态，实现光路90度转折，同时对焦透镜Foc和相邻的像面侧镜片之间插入角度为30度的反射镜M1，实现光路120度转折。

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。

焦点距离：23.70

Fno：14.0

半画角ω：44.6

实施例3的数据如下：

焦点距离	23.7059	0.025倍	1.0倍
				D(44)	11.8183	11.686	8.5685
D(46)	67.2829	67.3702	70.5327
				D(50)	39.154	39.154	39.154

其中，R(mm)：各个面的曲率半径；

D(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；

Nd：d线的各个玻璃的折射率；

Vd：玻璃的阿贝数。

条件式满足情况：

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，本实用新型提供的是一种通过棱镜和反射镜实现光路转弯的细长型特殊微距镜头，且可以从无穷远到1.0倍以上倍率均可良好成像，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。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的特点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型的范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种细长微距镜头，其特征在于，从物体侧起至像面侧依次包括物镜，转折用棱镜P2、棱镜P3，接力镜头，以及放大镜头；

其中，物镜内部有一棒状镜头P1，所述的棒状镜头P1可展开为普通透镜，或转折为45°棱镜状透镜，用于将光路转折；

所述的转折用棱镜P2、P3可展开为屈光度为零的普通平板棒状玻璃，或转折为40～50°的棱镜，用于改变光路方向；

物体从无限远到近距离的时候，放大镜头内部有一枚正屈光度的透镜从像面侧向物体侧移动实现合焦，同时对焦透镜和像面侧相邻的镜片的间隔为S1，在对焦组透镜组和像面侧镜片之间有一片角度范围为30～60°的反射镜，通过反射改变光路方向，或者撤销，为直视光路，且满足以下条件式：

10≤LA/Ymax≤30 (1)

1.5≤F/L1≤2.5 (2)

棒状镜片P1：展开，或45°棱镜 (3)

棱镜P2：展开，或40～50°棱镜 (4)

棱镜P3：展开，或40～50°棱镜 (5)

反射镜：撤销，或30～60°范围内反射 (6)

其中，

LA：从物体侧开始，第一片镜片的顶点到像面的距离，即光学总长；

Ymax：无限远状态，近轴最大像(Ymax＝F×Tanω)

ω：半画角；

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离；

L1：物镜内部棒状镜片展开时的长度。

2.根据权利要求1所述的细长微距镜头，其特征在于，物镜的结构从物体侧开始为一枚负屈光度的镜片，像方侧相邻的镜片为棒状透镜P1，所述棒状透镜P1的展开长度为L1，焦距为FP1，最物体侧的负透镜焦距为Fw，且满足以下条件式：

0.25≤|Fw/FP1|≤0.75 (7)。

3.根据权利要求1或2所述的细长微距镜头，其特征在于，还满足以下条件式：

1.5≤S1/F≤4.0 (8)

其中，S1：放大镜头内部的对焦透镜和像面侧相邻的镜片的间隔；

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离。

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