CN107479176A - 一种焦距仪用五档变倍镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦距仪用五档变倍镜头。该镜头通过变焦与变物距，实现各个档位之间的切换，达到变倍的效果，包括顺次设置的第一部分、第二部分、第三部分，其中：第一部分包括第一双胶合透镜，第一部分为变倍组，提供光焦度，并通过移动实现档位之间的切换，达到变倍的功能；第二部分包括顺次设置的第一个双凸透镜和第二双胶合透镜，第二部分为补偿组，用于档位切换后的补偿校正像差；第三部分包括第三双胶合透镜、第四双胶合透镜和第一弯月透镜，第三部分为固定组，用于校正球差与色差。本发明测量镜头检测范围广，使用镜片少，符合未来焦距仪自动化测量的趋势。

Description

一种焦距仪用五档变倍镜头
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，特别是一种焦距仪用五档变倍镜头。
背景技术
焦距是光学透镜和光学***的重要参数，在光学***的装配与调校的过程中是最基础的参数之一。焦距仪是一种用于测量光学透镜或者光学***焦距的仪器，在光学镜头的生产与加工行业有广泛的应用。
焦距仪通常需要配备一组不同放大倍率不同工作距离的测量镜头，而每个测量镜头的放大倍率与工作距离都是固定的，在测量不同范围焦距的被测透镜时需要更换不同放大倍率的测量镜头，手续繁琐，影响工作效率。而且配备多个测量镜头，需要使用更多的玻璃材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦距仪用五档变倍测量镜头，以实现焦距的大范围测量。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种焦距仪用五档变倍镜头，该镜头通过变焦与变物距同时改变，实现档位之间的切换从而实现变倍，具体包括顺次设置的第一部分G1、第二部分G2、第三部分G3；
其中，第一部分G1为变倍组，用于切换所述焦距仪用五档变倍镜头的档位；第二部分G2为补偿组，用于补偿所述焦距仪用五档变倍镜头在档位切换中的像面移动，校正像差；第三部分G3为固定组；
将焦距仪用五档变倍镜头的倍率由大调小时，则使第一部分G1朝向第三部分G3移动；同时，作为补偿组的第二部分G2也朝向第三部分G3移动，以补偿第一部分G1移动引起的像差变化以及像面移动。
进一步地，所述五档分别为：
第一档：8倍放大倍率、20mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为118.5mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为106mm；
第二档：2.5倍放大倍率、50mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为47.6mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为34.8mm；
第三档：1倍放大倍率、100mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为27mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为13.5mm；
第四档：0.5倍放大倍率、300mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为21.0mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为8.0mm；
第五档：0.16倍放大倍率、1000mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为15.9mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为3.7mm。
进一步地，所述第一部分G1由包括顺次设置的具有负屈光度的第一双胶合透镜L1构成。
进一步地，所述第二部分G2由顺次设置的第一双凸型正透镜L2和第二双胶合正透镜L3构成，且二者之间空气间隔为0.5mm。
进一步地，所述第三部分G3由顺次设置的第三双胶合负透镜L4、第四双胶合负透镜L5和第一弯月正透镜L6构成，第三双胶合负透镜L4、第四双胶合负透镜L5之间空气间隔为70.0mm，第四双胶合负透镜L5和第一弯月正透镜L6之间空气间隔为10.2mm。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)用五档变倍镜头，可以实现原有一组固定放大倍率与固定工作距离的测量镜头的功能；(2)焦距仪在测量不同范围的焦距时，不用更换测量镜头；(3)提升了焦距仪的工作效率，减少了镜头片数的总数，不仅方便电机驱动，还提高了***的稳定性。
附图说明
图1为本发明焦距仪用五档变倍镜头的三个部分结构示意图。
图2为本发明焦距仪用五档变倍镜头的结构数据标注示意图。
图3为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第一档结构示意图。
图4为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第二档结构示意图。
图5为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第三档结构示意图。
图6为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第四档结构示意图。
图7为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第五档结构示意图。
图8为本发明焦距仪用五档变倍镜头的第一部分与第二部分在档位变换时的位置关系示意图。
图9为本发明焦距仪用五档变倍镜头的综合像质评价图，其中(a)～(e)分别为第一～五档上的光学传递函数曲线图，(f)为场曲与畸变示意图。
具体实施方式
结合图1～2，本发明焦距仪用五档变倍镜头，该镜头通过变焦与变物距同时改变，实现档位之间的切换从而实现变倍，具体包括顺次设置的第一部分G1、第二部分G2、第三部分G3；
其中，第一部分G1为变倍组，用于切换所述焦距仪用五档变倍镜头的档位；第二部分G2为补偿组，用于补偿所述焦距仪用五档变倍镜头在档位切换中的像面移动，校正像差；第三部分G3为固定组；
将焦距仪用五档变倍镜头的倍率由大调小时，则使第一部分G1朝向第三部分G3移动；同时，作为补偿组的第二部分G2也朝向第三部分G3移动，以补偿第一部分G1移动引起的像差变化以及像面移动。
进一步地，所述五档分别为：
第一档：8倍放大倍率、20mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为118.5mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为106mm；
第二档：2.5倍放大倍率、50mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为47.6mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为34.8mm；
第三档：1倍放大倍率、100mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为27mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为13.5mm；
第四档：0.5倍放大倍率、300mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为21.0mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为8.0mm；
第五档：0.16倍放大倍率、1000mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为15.9mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为3.7mm。
进一步地，所述第一部分G1由包括顺次设置的具有负屈光度的第一双胶合透镜L1构成。
进一步地，所述第二部分G2由顺次设置的第一双凸型正透镜L2和第二双胶合正透镜L3构成，且二者之间空气间隔为0.5mm。
进一步地，所述第三部分G3由顺次设置的第三双胶合负透镜L4、第四双胶合负透镜L5和第一弯月正透镜L6构成，第三双胶合负透镜L4、第四双胶合负透镜L5之间空气间隔为70.0mm，第四双胶合负透镜L5和第一弯月正透镜L6之间空气间隔为10.2mm。
实施例1
图1为本发明焦距仪用五档变倍镜头的三个部分结构示意图。图2为本发明焦距仪用五档变倍镜头的结构数据标注示意图。如图1所示：由物方L0到成像方L7一次设置的具有负屈光度的第一部分G1、具有正屈光度的第二部分G2、具有负屈光度的第三部分G3。
其中，第一部分G1为变倍组，用于改变五档变倍镜头的焦距，切换镜头的档位；第一部分G1由第一双胶合负透镜L1构成。第二部分G2为补偿组，由一片双凸型正透镜L2与第二双胶合正透镜L3构成，其作用是用于补偿焦距仪用五档变倍镜头在切换档位之后像面位置的偏移以及校正像差。第一部分G1与第二部分G2在第三部分G3前移动。
具体而言，欲将焦距仪用五档变倍镜头的倍率由大调小时，则使第一部分G1朝向第三部分G3移动，同时，作为补偿组的第二部分G2也朝向第三部分G3移动，其作用是补偿第一部分G1移动引起的像差变化以及像面移动。
第三部分G3为固定组，由第三双胶合负透镜L4、第四双胶合负透镜L5和第一弯月正透镜L6构成。其作用是将物方的景物成像到像面位置L7。
图3～7为五档变倍镜头的各个档位的位置示意图，
图3为第一档：8倍放大倍率、20mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为118.5mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为106mm；
图4为第二档：2.5倍放大倍率、50mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为47.6mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为34.8mm；
图5为第三档：1倍放大倍率、100mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为27mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为13.5mm；
图6为第四档：0.5倍放大倍率、300mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为21.0mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为8.0mm；
图7为第五档：0.16倍放大倍率、1000mm物距；第一部分G1的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为15.9mm，第二部分G2的出射面和第三部分G3入射面之间的距离为3.7mm。
图8中两条曲线描绘了该镜头的五档变换过程。图中描绘的是该镜头的五个档位时的第一部分G1与第二部分G2的位置关系。该镜头通过变焦实现五档变倍过程中，第一部分G1与第二部分G2在移动过程中都始终相距一定的距离。在整个变倍的过程中，五档变倍镜头中第一部分G1的最后一面与第一部分G1的第一面的最小空气厚度为0.7mm，不会出现两组相互碰到的情况。除此之外，整个移动组的移动距离接近100mm，故放弃了传统的变焦凸轮结构，使用直线导轨进行移动。若直线导轨在后期加入电机控制，可以实现自动换挡。
本发明的焦距仪用五档变倍镜头具有良好的成像质量，结合图9(a)～(f)，在五个档位上的光学传递函数(MTF)都达到了30线对以上，且接近衍射极限，并且其畸变与场曲都满足需求。可以代替现有的一组不同放大倍率不同工作距离的测量镜头，具有很好的应用需求。

Claims (5)

1.一种焦距仪用五档变倍镜头，其特征在于，该镜头通过变焦与变物距同时改变，实现档位之间的切换从而实现变倍，具体包括顺次设置的第一部分(G1)、第二部分(G2)、第三部分(G3)；
其中，第一部分(G1)为变倍组，用于切换所述焦距仪用五档变倍镜头的档位；第二部分(G2)为补偿组，用于补偿所述焦距仪用五档变倍镜头在档位切换中的像面移动，校正像差；第三部分(G3)为固定组；
将焦距仪用五档变倍镜头的倍率由大调小时，则使第一部分(G1)朝向第三部分(G3)移动；同时，作为补偿组的第二部分(G2)也朝向第三部分(G3)移动，以补偿第一部分(G1)移动引起的像差变化以及像面移动。
2.根据权利要求1所述的焦距仪用五档变倍镜头，其特征在于，所述五档分别为：
第一档：8倍放大倍率、20mm物距；第一部分(G1)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为118.5mm，第二部分(G2)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为106mm；
第二档：2.5倍放大倍率、50mm物距；第一部分(G1)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为47.6mm，第二部分(G2)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为34.8mm；
第三档：1倍放大倍率、100mm物距；第一部分(G1)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为27mm，第二部分(G2)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为13.5mm；
第四档：0.5倍放大倍率、300mm物距；第一部分(G1)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为21.0mm，第二部分(G2)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为8.0mm；
第五档：0.16倍放大倍率、1000mm物距；第一部分(G1)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为15.9mm，第二部分(G2)的出射面和第三部分(G3)入射面之间的距离为3.7mm。
3.根据权利要求2所述的焦距仪用五档变倍镜头，其特征在于，所述第一部分(G1)由包括顺次设置的具有负屈光度的第一双胶合透镜(L1)构成。
4.根据权利要求2所述的焦距仪用五档变倍镜头，其特征在于，所述第二部分(G2)由顺次设置的第一双凸型正透镜(L2)和第二双胶合正透镜(L3)构成，且二者之间空气间隔为0.5mm。
5.根据权利要求2所述的焦距仪用五档变倍镜头，其特征在于，所述第三部分(G3)由顺次设置的第三双胶合负透镜(L4)、第四双胶合负透镜(L5)和第一弯月正透镜(L6)构成，第三双胶合负透镜(L4)、第四双胶合负透镜(L5)之间空气间隔为70.0mm，第四双胶合负透镜(L5)和第一弯月正透镜(L6)之间空气间隔为10.2mm。
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