CN106908941B - 变倍瞄准镜的转像组及变倍瞄准镜 - Google Patents
变倍瞄准镜的转像组及变倍瞄准镜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变倍瞄准镜的转像组及变倍瞄准镜,其中转像组包括具有变倍曲线槽的变倍筒以及设置在变倍筒上沿曲线槽移动的三个透镜组,所述变倍曲线槽包括靠物侧的第一曲线槽和靠像侧的第二曲线槽,所述第一曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向下端沿第一方向延伸;所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向中部沿所述第一方向延伸,所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从中部向下端沿第二方向延伸,所述三个透镜组包括第一负折射率透镜组、正折射率透镜组及第二负折射率透镜组;所述第一负折射率透镜组和正折射率透镜组位于所述第一曲线槽内,所述第二负折射率透镜组位于所述第二曲线槽内。本发明提供的转像组,具有更高的变倍比,且具有紧凑性和高光学性能的变倍瞄准镜的转像组,同时还能保证变倍手轮全程转动平滑无卡滞。
Description
技术领域
本发明涉及一种变倍瞄准镜的转像组,在结构上足够紧凑以及拥有高光学性能的前提下,这种变倍瞄准镜的转像组能实现12倍到14倍的变倍比。
背景技术
目前的瞄准镜普遍采用双正组移动实现变倍的传统方式,其中靠物侧的第一透镜组移动用于补偿像面漂移,靠像侧的第二透镜组移动实现变倍,这种变倍转像系统可以为瞄准镜提供足够长的出瞳距离,也能实现较好的光学性能,但这种传统的变倍转像系统无法实现7倍以上的变倍比,也就无法像高变焦比的变焦照相镜头那样能实现许多用户需要的强大功能。
美国专利NO.US2007/0019289 A1和欧洲专利EP1746451(A2)中提出了一种6×变倍比的变倍转像系统,该变倍转像系统从物侧起依次是具有正折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组和具有负折射光焦度的第三透镜组,即正—正—负三透镜组式变倍转像系统。当透镜组的位置状态从低倍变为高倍时,第一正透镜组和第二正透镜组按各自运行轨迹同时移动,第三负透镜组固定不动。在实现较高变倍比的同时,还拥有极高光学性能以及很大的视场角,但由于采用的还是双正透镜组移动变倍的传统方式,这种光学型式实现更高变倍比的潜力已经非常有限,要达到7×都已经非常困难。
中国专利(CN101609204B)提出了一种8×变倍比的变倍转像系统,该变倍转像系统从物侧起依次是具有正折射光焦度的第一透镜组、具有负折射光焦度的第二透镜组和具有正折射光焦度的第三透镜组,即正—负—正三透镜组式变倍转像系统。当透镜组的位置状态从低倍变为高倍时,第一正透镜组和向物侧移动,第二负透镜组向像侧移动,第三正透镜组向物侧移动。这种转像系统具备实现更高变倍比的潜力,但总长度超过普通转像系统近一倍,结构不够紧凑,视场角也小。
中国专利申请(公开号CN101713621A)提供了另一种用二组移动实现连续变倍的瞄准镜转像系统,该转像系统从物侧起依次是具有正折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组和具有负折射光焦度的第三透镜组,通过沿光轴移动具有正光焦度的第二透镜组和具有负光焦度的第三透镜组来实现连续变倍,即“正—负”二透镜组变倍转像系统。其结构紧凑,视场角大,缺陷是当要实现12倍及以上变倍比时,变倍曲线槽高倍段的轴向倾角太小,转换到高倍段时透镜组会出现卡滞甚至完全锁死的现象,实现更高变倍比的潜力有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种变倍比更高的用于变倍瞄准镜的转像组及变倍瞄准镜。这种变倍瞄准镜的转像组可以实现12倍或更高的变倍比,且结构紧凑,各项光学性能优良。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:
一种变倍瞄准镜的转像组,包括具有变倍曲线槽的变倍筒以及设置在变倍筒上沿曲线槽移动的三个透镜组,所述变倍曲线槽包括靠物侧的第一曲线槽和靠像侧的第二曲线槽,所述第一曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向下端沿第一方向延伸;所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向中部沿所述第一方向延伸,所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从中部向下端沿第二方向延伸,所述三个透镜组包括第一负折射率透镜组、正折射率透镜组及第二负折射率透镜组;所述第一负折射率透镜组和正折射率透镜组位于所述第一曲线槽内,所述第二负折射率透镜组位于所述第二曲线槽内。
所述第一曲线槽为一条,在靠物侧的一条第一曲线槽上设置所述第一负折射率透镜组和所述正折射率透镜组固定在一起并位于一条第一曲线槽内。
所述第一曲线槽由位于低倍率端的直线段和位于高倍率端的曲线段组成。
所述第一曲线槽为两条,在靠物侧的一条第一曲线槽上设置所述第一负折射率透镜组,在另一条第一曲线槽上设置所述正折射率透镜组。
所述第一曲线槽和第二曲线槽的首端在平行于变倍筒轴向的一条直线上,所述第一曲线槽和第二曲线槽的末端在平行于变倍筒轴向的另一直线上。
所述第一负折射率透镜组由一个负弯月透镜组成;所述正折射率透镜组由一个正透镜和一个胶合正透镜组成;所述第二负折射率透镜组由一个胶合负透镜组成。
一种变倍瞄准镜,其特征在于:采用上述任一方案的转像组。
本发明中,变倍瞄准镜的转像组从物侧开始依序包括:具有负折射率本领的第一透镜组,具有正折射率本领的第二透镜组,具有负折射率本领的第三透镜组,即“负—正—负”三透镜组移动式变倍转像组,其中第三透镜组在第一透镜组和第二透镜组沿单一方向移动时可正反两个方向移动,这种变倍瞄准镜的转像组具有很高的变倍效率,而且变倍筒的长度尺寸小,便于产品的小型化。
具有负折射率本领的第一透镜组和具有正折射率本领的第二透镜组联动、具有负折射率本领的第三透镜组单独移动的变倍方式,其设计、零件加工和装配工艺都更简单。由这种转像组构成的变倍瞄准镜能够获得更大的视场,第一透镜组和第二透镜组的间隔可以很小,同时将具有负折射率本领的第一透镜组向物侧大幅度弯曲,做成碗形负弯月透镜,使得第一透镜组依然能够分担第三透镜组的部分像面补偿功能,还能降低转像系统的数值孔径,减小球差。
但由于第一透镜组和第二透镜组联动后,第一透镜组分担的像面补偿功能变弱,加重了第三透镜组在变倍过程中进行像面补偿的负担,导致转换到高倍段时第三透镜组的移动加速度陡增,使得第二曲线槽高倍段的轴向倾角太小,会造成连续变倍过程中透镜组卡滞的问题。为了解决第二曲线槽高倍段轴向倾角太小造成连续变倍过程中透镜组卡滞的问题,本发明将平面展开图上的第一曲线槽的高倍段由直线改为二次曲线,经过样品试制和批量生产,证明已成功克服此弊端。
本发明提供的转像组,具有更高的变倍比,且具有紧凑性和高光学性能的变倍瞄准镜的转像组,同时还能保证变倍手轮全程转动平滑无卡滞。
附图说明
图1表示出了在低倍端(L)和高倍端(H)中,根据本发明实施例1的转像光学系统的截面图。
图2表示出了在低倍端(L)和高倍端(H)中,根据本发明实施例2的转像光学系统的截面图。
图3是本发明实施例1的变倍瞄准镜转像组的结构截面图。
图4是本发明实施例1的变倍筒的结构示意图。
图5是本发明实施例2的变倍瞄准镜转像组的结构截面图。
图6是本发明实施例2的变倍筒的结构示意图。
图7是本发明实施例2的变倍筒的平面展开示意图。
图8是本发明实施例2的变倍筒第一曲线槽中心线的平面展开坐标图。
图中:1.前移动组,2.中移动组,3.后透镜组,4.变倍导向管,5.变倍筒,51.第一曲线槽,511.第一条第一曲线槽,512.第二条第一曲线槽,52.第二曲线槽,6.调节圈,7.定位圈,8.螺钉,9.压圈,10.垫圈,11.波形垫圈,12.变倍销钉,13.销钉套。
具体实施方式
实施例一
根据本发明的变倍瞄准镜的转像组的光学系统从物侧开始依序包括:具有负折射率本领的第一透镜组G1,具有正折射率本领的第二透镜组G2,具有负折射率本领的第三透镜组G3。
其中靠物侧的第一透镜组G1设置在变倍筒5上的第一条第一曲线槽511内,中间的第二透镜组G2设置在第二条第一曲线槽512内,靠像侧的第三透镜组G3则设置在第二曲线槽52内。
将前移动组1、中移动组2和后移动组3分别装配到位,装入变倍导向管4内,与变倍筒5一起选配,保证各零部件之间的配合间隙≤0.01mm;按图3所示将调节圈6、定位圈7、螺钉8、压圈9、垫圈10、波形垫圈11装配到位,定位圈7和变倍导向管4之间的螺纹涂少量环氧胶粘牢;将三个具有销钉套13的变倍销钉12穿过变倍筒5和变倍导向管4的槽,分别装入前移动组1、中移动组2和后移动组3的螺孔内并点虫胶,所有接触且要转动的部位涂少量光学仪器润滑脂;转动变倍筒5时,前移动组1、中移动组2、后移动组3、变倍导向管4应全程平滑运动无卡滞。
本发明的变倍瞄准镜的转像组装配完成后所形成的光学系统,从左到右分别是具有负折射率本领的第一透镜组G1、具有正折射率本领的第二透镜组G2、具有负折射率本领的第三透镜组G3,采用“负—正—负”三透镜组移动实现连续变倍。
当沿逆时针方向转动变倍筒5,变倍瞄准镜转像组的状态由低倍端往高倍端变换的过程中,前移动组1中的第一透镜组G1和中移动组2中的第二透镜组G2分别按不同的步长从右到左移动;后移动组3中的第三透镜组G3先从右到左移动,移动到一定位置时变为从左到右移动,以保证在整个连续变倍过程中转像组前像面和后像面的位置始终保持不变。
本发明极大地扩展了变倍瞄准镜在变倍比上受到的限制,通过后面实施例中的数据可以看出,虽然拥有如此高的变倍比,上述三个透镜组的移动量都不大,对合理平衡和校正各个倍率时的象差,尤其是离轴象差非常有利,使得用这种转像组构造的变倍瞄准镜可以获得很高的成像质量,总长度也比较短,结构紧凑,极大地提高了便携性。
本实施例是将本发明应用于2—24×44变倍瞄准镜的情况。
图1是根据本发明实施例1的变倍瞄准镜转像组的透镜分布图。
其中:三根线条分别表示前移动组、中移动组和后移动组的移动轨迹。
第一透镜组G1由一个向像侧弯曲的负弯月透镜组成。
第二透镜组G2由一个正透镜和一个胶合正透镜组成。
第三透镜组G3由一个胶合负透镜组成。
图3是根据本发明实施例1的变倍瞄准镜转像组的结构截面图。
图4是根据本发明实施例1的变倍筒的结构示意图。
与实施例1有关的各种数据列于表1。
在[主要参数]中,变倍比=变倍系统最大放大率/最小放大率。
在[透镜数据]中,第一栏是从物侧算起的表面数,第二栏R是透镜表面的曲率半径,第三栏D是相邻透镜表面之间的距离,第四栏N是在d线(λ=587.6nm)的折射率,第五栏ν是阿贝数。曲率半径为0时表示是平面。BF表示系统后截距。
在[可变距离数据]中,B表示变倍瞄准镜的放大倍率。
在数值表中,mm一般用于长度如直径、焦距、曲率半径、相邻表面之间的距离的单位。但因为光学系统成比例的放大或缩小其尺寸可以获得类似的光学性能,所以单位不必限定在mm,并且可以使用任何其他合适的单位。
表1
[主要参数]
变倍比 | 最小倍率 | 最大倍率 | 物镜口径 | 视场角 | 出瞳直径 | 出瞳距离 |
12× | 2× | 24× | Φ44 | 10.2°—0.85° | 11.3—1.83 | 113—92 |
[透镜数据]
[可变距离数据]
以上可变距离数据之和D1+D3+D8+BF=136.682在各倍率保持恒定,说明在变倍过程中像面得到完全补偿,没有产生像面漂移。
实施例二
根据本发明的变倍瞄准镜的转像组的光学系统从物侧开始依序包括:具有负折射率本领的第一透镜组G1,具有正折射率本领的第二透镜组G2,具有负折射率本领的第三透镜组G3。
与本发明实施例一不同的是变倍筒5上的第一曲线槽只有一条,而第一透镜组G1和第二透镜组G2共同设置在变倍筒5上的第一曲线槽51内保持联动,靠像侧的第三透镜组G3则设置在第二曲线槽52内。
转像组是变倍瞄准镜最核心的部件,要求在超净车间内组装,操作工人必须穿防护卫生服、卫生帽和卫生鞋。
将前移动组1和后移动组3分别安装好后,装入变倍内管4内,与变倍筒5一起选配,保证各零部件之间的配合间隙≤0.01mm;按图5所示将调节圈6、定位圈7、螺钉8、压圈9、垫圈10、波形垫圈11装配到位,定位圈7和变倍内管4之间的螺纹涂少量JH-1环氧胶粘牢;将两个具有销钉套13的变倍销钉12穿过变倍筒5和变倍导向管4的槽,分别装入前移动组1和后移动组3的螺孔内并点虫胶,所有接触且要转动的部位涂少量光学仪器润滑脂;转动变倍筒5时,前移动组1、后移动组3、变倍导向管4应全程平滑运动无卡滞。
本发明的变倍瞄准镜的转像组装配完成后所形成的光学系统,从左到右分别是具有负折射率本领的第一透镜组G1、具有正折射率本领的第二透镜组G2、具有负折射率本领的第三透镜组G3。虽然第一透镜组G1和第二透镜组G2保持联动,但仍属于“负—正—负”三透镜组移动变倍的模式,是本发明实施例一中的一个特例。
图8是本发明的变倍筒5的第一曲线槽51中心线的平面展开坐标图,其中的高倍段由常规的直线改为二次曲线,使得第一曲线槽和第二曲线槽位于高倍段的轴向倾角同时得到加大,解决了变倍过程中透镜组卡滞的问题,也是本发明的一大创新。
图中直线段的坐标为(X,Y1):
其中X=0~37.725
Y1=-70.346×X/37.725
图中高倍段的二次曲线的坐标为(X,Y2)::
其中X=37.725~45.2
Y2=-SQR(162-(X-51.826)2)-62.784
这里取负号的根。为保证直线和曲线平滑过度,曲线和直线相切。
当沿逆时针方向转动变倍筒5,变倍瞄准镜转像组的状态由低倍端往高倍端变换的过程中,前移动组1中的第一透镜组G1和第二透镜组G2保持同步联动,从右到左先做线性移动,到高倍段平滑过渡为非线性移动;后移动组3中的第三透镜组G3先从右到左移动,移动到一定位置时变为从左到右移动,以保证在整个连续变倍过程中转像组前像面和后像面的位置始终保持不变。
本实施例是将本发明应用于2.5—35×56变倍瞄准镜的情况。
图2是根据本发明实施例2的变倍瞄准镜转像组的透镜分布图。
其中:两根线条分别表示前移动组和后移动组的移动轨迹。
第一透镜组G1由一个向物侧弯曲的碗形负弯月透镜组成。
第二透镜组G2由一个正透镜和一个胶合正透镜组成。
第三透镜组G3由一个向像侧弯曲的胶合负透镜组成。
图5是根据本发明实施例2的变倍瞄准镜转像组的结构截面图。
图6是根据本发明实施例2的变倍筒的结构示意图。
图7是根据本发明实施例2的变倍筒的平面展开示意图。
图8是根据本发明实施例2的变倍筒第一曲线槽中心线的平面展开坐标图。
与实施例2有关的各种数据列于表2。
在[主要参数]中,变倍比=变倍系统最大放大率/最小放大率。
在[透镜数据]中,第一栏是从物侧算起的表面数,第二栏R是透镜表面的曲率半径,第三栏D是相邻透镜表面之间的距离,第四栏N是在d线(λ=587.6nm)的折射率,第五栏ν是阿贝数。曲率半径为0时表示是平面。BF表示系统后截距。
在[可变距离数据]中,B表示变倍瞄准镜的放大倍率。
在数值表中,mm一般用于长度如直径、焦距、曲率半径、相邻表面之间的距离的单位。但因为光学系统成比例的放大或缩小其尺寸可以获得类似的光学性能,所以单位不必限定在mm,并且可以使用任何其他合适的单位。
表2
[主要参数]
变倍比 | 最小倍率 | 最大倍率 | 物镜口径 | 视场角 | 出瞳直径 | 出瞳距离 |
14× | 2.5× | 35× | Φ56 | 7.2°—0.52° | 10.9—1.6 | 112—87 |
[透镜数据]
[可变距离数据]
在本实施例中第一透镜组和第二透镜组保持联动,D3取恒定值,所以在可变距离数据栏中没有了D3这一项。以上可变距离数据之和D1+D8+BF=146.373在各倍率保持恒定,说明在变倍过程中像面得到完全补偿,没有产生像面漂移。
如上所述,由本发明描述的转像组所构造的变倍瞄准镜能实现12×—14×或更高的变倍比,还能获得大视场角、长出瞳距离以及高成像质量,各项技术指标都能等同甚至超过市场上变倍比较低的变倍瞄准镜,而且结构紧凑携带方便。
本领域普通技术人员将很容易知道它的优点和修正。因此,本发明的范围不限于在此所展示并描述的具体细节和具有代表性的装置。在不脱离本发明由所附的权利要求及其等价物所限定的实质和范围的前提下,可以做各种改型,都在本发明所涵盖的范围内。
在本发明中,承担变倍功能的三个透镜组G1、G2和G3各自由哪些光学元件构成并不仅限于实施例所例举的构成型式。本发明的主要特征在于,承担变倍任务的三个透镜组G1、G2和G3,其光焦度分布是具有创新意义的“负—正—负”组合,并且变倍时,G1、G2和G3三个透镜组同时按各自的运行轨迹沿光轴移动。因此所有具备这种主要特征的变倍瞄准镜转像组都在本发明所涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种变倍瞄准镜的转像组,包括具有变倍曲线槽的变倍筒以及设置在变倍筒上沿曲线槽移动的三个透镜组,所述变倍曲线槽包括靠物侧的第一曲线槽和靠像侧的第二曲线槽,所述第一曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向下端沿第一方向延伸;所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从上端向中部沿所述第一方向延伸,所述第二曲线槽在所述变倍筒的轴向上从中部向下端沿第二方向延伸,所述三个透镜组包括第一负折射率透镜组、正折射率透镜组及第二负折射率透镜组;所述第一负折射率透镜组和正折射率透镜组位于所述第一曲线槽内,所述第二负折射率透镜组位于所述第二曲线槽内;所述第一负折射率透镜组由一个负弯月透镜组成;所述正折射率透镜组由一个正透镜和一个胶合正透镜组成;所述第二负折射率透镜组由一个胶合负透镜组成。
2.根据权利要求1所述的转像组,其特征在于:所述第一曲线槽为一条,在靠物侧的一条第一曲线槽上设置所述第一负折射率透镜组和所述正折射率透镜组固定在一起并位于一条第一曲线槽内。
3.根据权利要求2所述的转像组,其特征在于:所述第一曲线槽的平面展开形状由位于低倍率端的直线段和位于高倍率端的曲线段组成,所述直线段和曲线段平滑过渡。
4.根据权利要求1所述的转像组,其特征在于:所述第一曲线槽为两条,在靠物侧的一条第一曲线槽上设置所述第一负折射率透镜组,在另一条第一曲线槽上设置所述正折射率透镜组。
5.根据权利要求1-4任一所述的转像组,其特征在于:所述第一曲线槽和第二曲线槽的首端在平行于变倍筒轴向的一条直线上,所述第一曲线槽和第二曲线槽的末端在平行于变倍筒轴向的另一直线上。
6.一种变倍瞄准镜,其特征在于:采用权利要求1-5任一所述的转像组。
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