大景深光学透镜一般采用怎样的结构

lntlch

最近在研究一种大景深透镜，如图所示，被测物长度5mm，与透镜光轴夹角大概15度左右（景深也大概为5mm）。我尝试了设置较小的孔径，把物距设置较大，但点列图的效果很不好。有几个问题想请教下，首先，这种需求的光学透镜一般采用什么结构（我试过1、前后双胶合；2、1+1+2；3、2+1+1；三者效果都不好）；另外，采用倾斜像面是否是必要的；最后，是否需要用远心透镜，虽然5mm景深不算太大。感谢各位！！

fornever24

1、没太明白你的需求，是说被测物体必须与镜头光轴有个倾斜角度吗？这里的景深要求是在倾斜基础上的景深要求吗？还有很多需求你也没有提供，比如工作距离、靶面大小、分辨率要求等等。所以你问的结构问题就无从回答。
2、如果被测物和光轴是有一定夹角的，那是可以考虑采用倾斜像面的，利用的是摄影中的沙姆定律。
3、远心镜头的优势不在景深大，而是在于远心镜头的“视差”很小，适用于精密测量。所以你需要根据需求再去评估是否需要远心镜头。

196

主要和光学系统的放大率有关，长物距短像距的光学系统呢，可以忍受比较大的景深，其余的光学系统，尤其是物距像距类似或者像显微镜那样的光学系统，景深真的很小。像你在图中那样的光学系统，物距和像距差不多大，在图中那么大的孔径下，光学系统难以做到那么大的景深，我认为在此情况下真的必须考虑一下倾斜像面的光学系统了。

lntlch

fornever24 发表于 2020-8-17 15:04
1、没太明白你的需求，是说被测物体必须与镜头光轴有个倾斜角度吗？这里的景深要求是在倾斜基础上的景深 ...

十分感谢您的回答！首先我的需求是：设计光学透镜系统，使物点在与光轴成15度的长度为5mm的线段上移动时，像点（弥散斑）的直径不大于某个值（暂时假定为100μm）。

以上是最基本的需求，进一步我需要指定系统总长为80mm左右，物距不小于40mm，靶面长度2至4mm，等等。
因为其中涉及到物点在透镜系统轴向的移动（认为是5mm），即涉及到了景深，使得各点成清晰像变得困难。因此，我主要把目光集中到透镜结构分配上，结合其他例如像面的放置等，进而首先可以达到基本需求。目前，考虑到成本等其他因素我暂时尝试了四片镜结构，但没有较好的结果，故想请教一下这类透镜应该如何设计。

fornever24

lntlch 发表于 2020-8-17 16:04
十分感谢您的回答！首先我的需求是：设计光学透镜系统，使物点在与光轴成15度的长度为5mm的线段上移动时 ...

从你的描述看，沿光轴方向的景深要求应该是5mm×cos(15°)≈4.8mm。
你这个镜头主要用于哪个领域呢？还是这只是你的特殊需求？如果有对应的竞品，可以大概去了解一下别人的结构。
因为我没有接触过类似你这种需求的镜头，所以没办法给你合适的结构，不好意思。

lht_西

196 发表于 2020-8-17 15:15
主要和光学系统的放大率有关，长物距短像距的光学系统呢，可以忍受比较大的景深，其余的光学系统，尤其是物 ...

最近在设计一个显微镜，需要比较大的景深，但是一直达不到要求，刚看到您这篇回答，想问一下这个意思是景深和放大率有关吗？显微镜这样的光学系统放大率大，所以景深注定大不了是吗？求解答，谢谢

196

lht_西 发表于 2021-9-18 10:23
最近在设计一个显微镜，需要比较大的景深，但是一直达不到要求，刚看到您这篇回答，想问一下这个意思是景 ...

景深之内的物体成像都是清晰的，关键是看这个“清晰”如何定义。艾特蒙特上面有一些机器视觉镜头，成像也是放大的。不过他们的景深标准是按照20/MM规定的。景深就能做的很大。要求比较大景深的光学系统，小孔径我估计是必须的吧。

lht_西

196 发表于 2021-9-18 10:38
景深之内的物体成像都是清晰的，关键是看这个“清晰”如何定义。艾特蒙特上面有一些机器视觉镜头，成像也 ...

我没查到"景深标准按照20/MM规定"是什么意思？看了下爱特蒙特的资料，这里的视场深度应该是景深吧，指的是20%@20lp/mm这个标准吗？