全文摘要
本实用新型提供一种带内置光纤照明的、手机镜头和近摄放大镜头的光轴能够精确对准、并能快速校准景物焦面和快速实现放大倍率转换的放大镜头装置。其包括手机固定架和近摄放大镜头，手机固定架包括手机接触面、景物相对面、定位部和支架部，能够利用手机接触面和定位部将手机定位固定在手机固定架中，在手机被固定在手机固定架中时，手机接触面与手机的背面相对且彼此接触，景物相对面位于手机接触面的相反侧，定位部相对于手机接触面在近摄放大镜头的光轴方向上凸起，支架部相对于手机接触面在光轴方向上向与定位部的凸起方向相反的方向凸起，在使用放大镜头装置时，支架部的凸起端部与景物接触，手机接触面到支架部的下端的距离等于近摄放大镜头的光学总长。
主设计要求
1.一种内置光纤照明的手机高清近摄放大镜头装置，用于与手机配套观测细微景物的放大图像，其特征在于，包括：手机固定架和近摄放大镜头，其中，所述手机固定架包括手机接触面、景物相对面、定位部和支架部，能够利用所述手机接触面和所述定位部将所述手机定位固定在所述手机固定架中，在所述手机被固定在所述手机固定架中时，所述手机接触面与所述手机的背面相对且彼此面接触，所述景物相对面位于所述手机接触面的相反侧，所述定位部相对于所述手机接触面在所述近摄放大镜头的光轴方向上凸起，所述支架部相对于所述手机接触面在所述光轴方向上向与所述定位部的凸起方向相反的方向凸起，在使用所述放大镜头装置时，所述支架部的凸起端部与所述景物接触，从所述手机接触面到所述支架部的凸起端部的距离等于所述近摄放大镜头的光学总长。
设计方案
1.一种内置光纤照明的手机高清近摄放大镜头装置，用于与手机配套观测细微景物的放大图像，其特征在于，包括：手机固定架和近摄放大镜头，
其中，所述手机固定架包括手机接触面、景物相对面、定位部和支架部，能够利用所述手机接触面和所述定位部将所述手机定位固定在所述手机固定架中，在所述手机被固定在所述手机固定架中时，所述手机接触面与所述手机的背面相对且彼此面接触，
所述景物相对面位于所述手机接触面的相反侧，所述定位部相对于所述手机接触面在所述近摄放大镜头的光轴方向上凸起，所述支架部相对于所述手机接触面在所述光轴方向上向与所述定位部的凸起方向相反的方向凸起，
在使用所述放大镜头装置时，所述支架部的凸起端部与所述景物接触，
从所述手机接触面到所述支架部的凸起端部的距离等于所述近摄放大镜头的光学总长。
2.如权利要求1所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述定位部包括卡合部和限位座部，所述卡合部用于卡合所述手机的左右侧边，所述限位座部用于与所述手机的顶边抵接。
3.如权利要求1或2所述的放大镜头装置，其特征在于：
设计所述近摄放大镜头的位置和光学结构，使得所述近摄放大镜头与所述手机的后摄像镜头平行光对接，并且所述近摄放大镜头的出瞳与所述手机的后摄像镜头的入瞳重合。
4.如权利要求3所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述手机固定部包括用于安装所述近摄放大镜头的放大镜头安装部，
根据与所述放大镜头装置配套使用的手机的外形制作所述手机固定部的模具，根据所述手机的后摄像镜头的位置，利用数控精密钻床加工所述放大镜头安装部。
5.如权利要求4所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述近摄放大镜头采用前置光栏结构，并被固定在镜头固定架上构成放大镜头模组，
所述放大镜头模组被安装在所述放大镜头安装部中，
不同放大倍率的所述放大镜头模组的光学总长一致。
6.如权利要求1或2所述的放大镜头装置，其特征在于：
在所述手机固定架上设置有利用所述手机的LED灯作为光源进行所述近摄放大镜头的照明的光纤照明部。
7.如权利要求6所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述手机固定架在所述手机接触面的与所述手机的LED灯相对的位置具有照明光入口部，
所述光纤照明部在所述景物相对面一侧具有围绕所述近摄放大镜均匀设置的多个出口孔部，
所述光纤照明部包括分束光纤，
所述分束光纤的光纤束大的一端设置在所述照明光入口部，所述分束光纤的光纤束细的一端的多个端部被分别设置在所述多个出口孔部，
所述分束光纤从所述照明光入口部引入所述LED灯的照明光，并从所述多个出口孔部分别出射照明光。
8.如权利要求6所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述手机固定架在所述手机接触面的与所述手机的LED灯相对的位置具有照明光入口部，所述光纤照明部在所述景物相对面一侧具有围绕所述近摄放大镜均匀设置的多个出口孔部，
所述光纤照明部包括一端被捆束在一起的多束光纤，
所述多束光纤的被捆绑在一起的一端设置在所述照明光入口部，所述多束光纤的另一端的多个端部被分别设置在所述多个出口孔部，
所述多束光纤从所述照明光入口部引入所述LED灯的照明光，并从所述多个出口孔部分别出射照明光。
9.如权利要求1或2所述的放大镜头装置，其特征在于：
所述手机固定架设置有能够在所述光轴方向上调节所述近摄放大镜头的位置的拨杆。
设计说明书
技术领域
本实用新型装置涉及光学镜头装置，适用于与智能化手机配套使用来观测近摄细微景物的放大图像的场合。
背景技术
由于移动网络技术和大数据技术及智能软件的不断突破，以及人们对这些高新技术认识的不断提升，手机的需求大幅增长，成了老百姓生活不可或缺的工具。据统计，全球高清手机的数量不下15亿部。这么大的市场，带动了人们对如何扩大它的应用进行探索。目前，国内外已相继开发出一系列与手机结合的医疗、工业、农牧渔业、科教、安防等的光学观测装置。
手机不仅是一部便携式的移动通讯设备，也是一部可移动的摄像设备，它能拍摄其最短近摄距离外的细微景物图像。能不能延伸它的功能，使它也能拍摄距离更近的细微景物图像成为光电产业新的课题。目前，解决该课题的方法大致有四种：
1，加大手机镜头的调焦范围。由于调焦机构的限制使手机不可能自动拍摄出其最短近摄距离内的细微景物的清晰放大图像。只有加大调焦范围，使物象放大倍率缩小到一定范围，才能在屏幕上看到放大的像。这意味着体积的增大，作为便携式的手机这是不允许的。
2，采用数码放大的方法。它是对手机近摄的图像进行数码处理，在屏幕上显示放大的像的方法。这种方法不仅得不到高清图像，而且放大倍率有限。
3，把手机内置的镜头的焦距缩短，使镜头超广焦化。在同样的调焦范围，焦距缩短，可拍景物的距离也缩短。但加大了镜头的加工成本。
4，在现有的手机前加入近摄放大镜。本实用新型的放大镜头装置采用的就是这种方法。
市场上有各种类型的手机放大镜和手机显微镜。手机显微镜因体积较大、不方便携带，发展较慢。手机放大镜放大的倍率不如手机显微镜大，但它只要增加一个镜头就可起到光电放大3～20倍的作用(如进一步采用数码放大可达20～150倍以上)，能满足一般观测细微景物的放大需求，是一般目视的放大镜所不能比的，所以人们关注度较高。
目前国内外市场开发的手机放大镜大致有两种：一种是杠杆夹持式，即在一个特制的双片杠杆夹头的一片上固定近摄放大镜头，张开夹头就可以把夹头夹在手机上，同时将近摄放大镜头对准手机的镜头。另一种使用透明胶带，将近摄放大镜头对准手机镜头胶在手机机壳上。它们的优点是，可以不考虑手机外壳的形状，对接和携带方便。但它们的突出缺点是近摄放大镜头与手机镜头之间只能目视对准，近摄放大镜头的光轴很难与手机镜头的光轴对中，会大大影响成像质量。
此外，它们都不能设置内置照明系统，影响它们在照明不足的场合使用。而且，由于它们不能将手机固定，手的抖动会使得调准景物的焦面很难。而且放大倍率越大，调准越难，不用连拍方式基本上拍不出景物细节的图像，导致这两种方式在市面上很少有倍率为10倍以上的产品出售。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种带内置光纤照明的、手机镜头和近摄放大镜头的光轴能够精确对准、并能快速校准景物焦面和快速实现放大倍率转换的新的放大镜头装置。
具体而言，本实用新型的第一方面提供一种放大镜头装置，用于与手机配套观测细微景物的放大图像，其包括：手机固定架；和近摄放大镜头，其中，手机固定架包括手机接触面、景物相对面、定位部和支架部，能够利用手机接触面和定位部将手机定位固定在手机固定架中，在手机被固定在手机固定架中时，手机接触面与手机的背面相对且彼此面接触，景物相对面位于手机接触面的相反侧，定位部相对于手机接触面在近摄放大镜头的光轴方向上凸起，支架部相对于手机接触面在光轴方向上向与定位部的凸起方向相反的方向凸起，在使用放大镜头装置时，支架部的凸起端部与景物接触，从手机接触面到支架部的凸起端部的距离等于近摄放大镜头的光学总长。
在本实用新型第二方面的放大镜头装置中，定位部包括卡合部和限位座部，卡合部用于卡合手机的左右侧边，限位座部用于与手机的顶边抵接。
在本实用新型第三方面的放大镜头装置中，设计近摄放大镜头的位置和光学结构，使得近摄放大镜头与手机的后摄像镜头平行光对接，并且近摄放大镜头的出瞳与手机的后摄像镜头的入瞳重合。
在本实用新型第四方面的放大镜头装置中，手机固定部包括用于安装近摄放大镜头的放大镜头安装部，根据与放大镜头装置配套使用的手机的外形制作手机固定部的模具，根据手机的后摄像镜头的位置，利用数控精密钻床加工放大镜头安装部。
在本实用新型第五方面的放大镜头装置中，近摄放大镜头采用前置光栏结构，并被固定在镜头固定架上构成放大镜头模组，放大镜头模组被安装在放大镜头安装部中，不同放大倍率的放大镜头模组的光学总长一致。
在本实用新型第六方面的放大镜头装置中，在手机固定架上设置有利用手机的LED灯作为光源进行近摄放大镜头的照明的光纤照明部。
在本实用新型第七方面的放大镜头装置中，手机固定架在手机接触面的与手机的LED灯相对的位置具有照明光入口部，光纤照明部在景物相对面一侧具有围绕近摄放大镜头均匀设置的多个出口孔部，光纤照明部包括分束光纤，分束光纤的光纤束大的一端设置在照明光入口部，分束光纤的光纤束细的一端的多个端部被分别设置在多个出口孔部，分束光纤从照明光入口部引入LED灯的照明光，并从多个出口孔部分别出射照明光。
在本实用新型第八方面的放大镜头装置中，手机固定架在手机接触面的与手机的LED灯相对的位置具有照明光入口部，光纤照明部在景物相对面一侧具有围绕近摄放大镜头均匀设置的多个出口孔部，光纤照明部包括一端被捆束在一起的多束光纤，多束光纤的被捆绑在一起的一端设置在照明光入口部，多束光纤的另一端的多个端部被分别设置在多个出口孔部，多束光纤从照明光入口部引入LED灯的照明光，并从多个出口孔部分别出射照明光。
在本实用新型第九方面的放大镜头装置中，手机固定架设置有能够在光轴方向上调节近摄放大镜头的位置的拨杆。
采用本实用新型，能够提供一种带内置光纤照明的、手机镜头和近摄放大镜头的光轴能够精确对准、并能快速校准景物焦面和快速实现放大倍率转换的新的放大镜头装置。
附图说明
图1是本实用新型的放大镜头装置的外形及其组成部分的示意图。
图2是常用手机的后摄像镜头的光学成像关系示意图。
图3是近摄放大镜头与手机后摄像镜头对接的示意图。
图4是近摄放大镜头的结构示意图。
图5a是本实用新型的放大镜头装置的手机固定架的示意图，表示的是沿光轴方向的剖视图。
图5b是本实用新型的放大镜头装置的手机固定架的示意图，表示的是与光轴方向垂直的方向的剖视图。
图6是本实用新型的10x近摄放大镜头结构图和在0.85ω的MTF曲线图、相对畸变Dist和相对照度Rel分布图。
图7是本实用新型的6x近摄放大镜头结构图和在0.85ω的MTF曲线图、相对畸变Dist和相对照度Rel分布图。
图8是本实用新型的16x近摄放大镜头结构图和在0.85ω的MTF曲线图、相对畸变Dist和相对照度Rel分布图。
具体实施方式
下面参照附图说明本实用新型的实施方式，不过，本实用新型不限于下面说明的实施方式。
图1是本实用新型的放大镜头装置的外形及其组成部分的示意图。1是近摄放大镜头，2是手机固定架，3是光纤照明部，4是照明用进光口，5是拨杆(后述)。
1.近摄放大镜头
首先说明近摄放大镜头的原理和结构。
1.1.光学成像原理
图2是常用手机的后摄像镜头(或简称手机镜头)的光学成像关系示意图。图中P是景物面；I是手机的CMOS摄像器件成像面；H、H′是光学系统的前、后主点；F、F′是光学系统的前、后焦点；O、O′是光学系统的最前一面的顶点和最后一面的顶点；A是入瞳；X是前焦点到景物面的距离；X′是后焦点到摄像器件成像面的距离。在手机用其物镜对观察的景物进行放大时，必须把物距拉近，如要在手机屏幕上看到β倍的像(不包括数码放大)，按薄透镜计算时，有下式(1)成立。
β合<\/sub>＝β光<\/sub>×β电<\/sub>＝(f′H<\/sub>\/X)×(Φ屏<\/sub>\/Φcmos<\/sub>)……(1)
此外，根据几何光学牛顿公式，有XX′＝-(f′H<\/sub>)2<\/sup>成立。
式中：f′H<\/sub>是手机后摄像镜头的焦距；β光<\/sub>是手机光学部件的放大倍率；β电<\/sub>是手机电子部分具有的电子放大倍率，β电<\/sub>＝(Φ屏<\/sub>\/Φcmos<\/sub>)；Φ屏<\/sub>是手机屏幕的最大直径(即屏幕对角线长度)；Φcmos<\/sub>是手机内部CMOS摄像器件的有效感光尺寸；X＝-|L-f′H<\/sub>|，L是物距。手机镜头后截距的改变是采用超声马达进行的，超声马达的位移量很小，至多不超0.5mm。根据已知条件，实用新型人计算了不同倍率下的可能达到的最短像面位移量。
计算中采用了目前常用的手机光学尺寸指标，手机屏幕为5″(Φ屏<\/sub>＝127mm)、手机内部摄像器件为1\/3″CMOS(Φcmos<\/sub>＝6mm)、手机后摄像镜头的焦距f′H<\/sub>＝4.5mm，得到不同放大倍率下的后截距位移量的数据，如表1所示。
申请码:申请号:CN201920091666.0 申请日:2019-01-21 公开号:公开日:国家:CN 国家/省市:35(福建) 授权编号:CN209690626U 授权时间:20191126 主分类号:G02B25/02 专利分类号:G02B25/02;G02B25/00;H04M1/21 范畴分类:30A; 申请人:福鼎市一雄光学仪器有限公司 第一申请人:福鼎市一雄光学仪器有限公司 申请人地址:355209 福建省宁德市福鼎市太姥山镇水井头工业区 发明人:王亮亮;赖英辉;赖爱光;王亦雄;王晶晶 第一发明人:王亮亮 当前权利人:福鼎市一雄光学仪器有限公司 代理人:曹津燕 代理机构:11382 代理机构编号:北京瑞恒信达知识产权代理事务所(普通合伙) 11382 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计
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