CN115857156B - 一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，它包括目镜一（1）、目镜二（2）和目镜三（3），目镜二（2）和目镜三（3）胶合在一起形成补偿镜片组（100），目镜一（1）和补偿镜片组（100）从眼睛侧到像面依次沿光轴L间隔排列，调焦及调节视度时，目镜一（1）和补偿镜片组（100）是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，在调视度的过程中，目镜一（1）移动距离长而补偿镜片组（100）移动距离短，它每调节一个屈光度D的轴向移动量较小，调节量小，目镜光学系统总轴向长度短。

Description

一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，该目镜光学系统主要应用在电子枪瞄系统中。

背景技术

目前, 市场上的电子枪瞄系统包括目镜、物镜和在目镜与物镜之间装的电子处理器,目前的电子枪瞄系统的目镜的总焦距约100mm左右，倍率约2.5X左右，被观察物是1.25英寸LCD，光学总长约122.6mm，如图12所示。

枪瞄系统的目镜装置一般采用单镜片或者单镜片+胶合镜片的组合实现，专利号为CN202122840816-一种可锁定视度枪瞄目镜筒-发明专利，它采用的单片镜片+胶合透镜的组合（3块镜片），但该专利中的单片镜片+胶合透镜安装在一个同一镜筒中，统一移动来实现调焦和视度调节，这种结构虽然使目镜装置的放大倍率增加，但是这种目镜装置会随着焦距的加长而加长视度调节的范围。

由于每个使用枪瞄系统的人的视度不一，需要目镜装置具有视度调节功能，以适合不同视力的人使用。不论目镜采用的是1枚镜片还是多枚镜片的组合都必须服从视度调节的定律：根据光学原理和定律，轴向移动量1D=（f× f）/1000，f是目镜光学系统的总焦距，每调节一个屈光度D，那么目镜中镜片沿光轴移动一定的距离,将焦距f=100mm代入公式计算，每调节一个屈光度D的轴向移动量=10mm，视度调节范围是+2D至-5D，那么7个视度的调节需要70mm的轴向移动量，调节量太大，不可接受，目前的枪瞄系统的目镜装置在进行视度调节，需要转动调节筒多圈（周）才能完成，调节时间长，调节量大，枪瞄系统的捕抓的目标位置早已变动，不能满足使用要求。且光学总长约122.6mm，太长，导致体积较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，解决现有技术中枪瞄系统的目镜光学系统，不论采用的是1枚镜片还是多枚镜片的组合，在进行视度调节时，都设计成一组统一同步进行移动，导致镜片轴向移动的调节量大，光学总长度较长的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，它包括目镜一、目镜二和目镜三，目镜二和目镜三胶合在一起形成补偿镜片组，目镜一和补偿镜片组从眼睛侧到像面依次沿光轴L间隔排列，其特征在于：目镜一和补偿镜片组是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，在调视度的过程中，目镜一移动距离长而补偿镜片组移动距离短。

上述的调节视度从+2D到-5D的过程中，补偿镜片组与目镜一之间的距离H逐渐缩小,光学总长也逐渐缩小。

上述的目镜一是正光焦度的双凸透镜，目镜二是正光焦度的凹凸透镜，目镜三也是负光焦度的平凹透镜，目镜二和目镜三胶合形成的补偿镜片组是负光焦度透镜,目镜二的凹面朝向眼睛侧，目镜三的平面朝向像面。

上述的目镜一的焦距为f1, 补偿镜片组的焦距为f2, -1＜f1/f2＜-0.2。

上述的目镜一、目镜二和目镜三都采用玻璃镜片。

上述的整个光学系统的总焦距f满足：10mm＜f＜250mm。

上述的像面是实体成像介质，或者是来自物镜形成的实像，其尺寸大小范围是2英寸-6英寸。

上述胡实体成像介质是LCD显示屏，或者是OLED显示屏，或者是LCOS显示屏，或者是MICRO LED显示屏。

上述的目镜一的光焦度为φ1，补偿镜片组的光焦度为φ2, 0.0037＜φ1+φ2＜0.06。

上述的调节视度从+2D到-5D的过程中，出瞳距离s始终保持一个稳定的值不变化。

本发明与现有技术相比，有以下优点：

1、本发明的目镜一和补偿镜片组是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，即目镜一和补偿镜片组是按不同规律相互配合移动，目镜一和补偿镜片组在调视度的过程中，目镜一移动距离长而补偿镜片组移动距离短，使得镜片在沿光轴L的轴向移动量较小，调节量小，且光学总长度较短。而且调节视度从+2D到-5D的过程中，出瞳距离s始终保持一个稳定的值不变化。

2、本发明的其它优点在说明书实施例部分做详细的描述。

附图说明

图1为本发明的光学原理图；

图2为本发明的调节视度从+2D到-1D的光学系统的变化图；

图3为本发明的调节视度从-2D到-5D的光学系统的变化图；

图4为本发明视度在+2D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图5为本发明视度在+1D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图6为本发明视度在0D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图7为本发明视度在-1D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图8为本发明视度在-2D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图9为本发明视度在-3D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图10为本发明视度在-4D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图11为本发明视度在-5D时光学调制传递函数空间分布曲线图；

图12是现有行业中使用的单镜片目镜系统的光学系统变化图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1至图11所示，本实施例提供了一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，它包括目镜一1、目镜二2和目镜三3，目镜二2和目镜三3胶合在一起形成补偿镜片组100，目镜一1和补偿镜片组100从眼睛侧到像面依次沿光轴L间隔排列，其特征在于：目镜一1和补偿镜片组100是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，在调视度的过程中，目镜一1移动距离长而补偿镜片组100移动距离短。

上述的调节视度从+2D到-5D的过程中，补偿镜片组100与目镜一1之间的距离H逐渐缩小,光学总长也逐渐缩小。

上述的目镜一1是正光焦度的双凸透镜，目镜二2是正光焦度的凹凸透镜，目镜三3也是负光焦度的平凹透镜，目镜二2和目镜三3胶合形成的补偿镜片组100是负光焦度透镜,目镜二2的凹面21朝向眼睛侧，目镜三3的平面31朝向像面。

上述的目镜一1的焦距为f1, 补偿镜片组100的焦距为f2, -1＜f1/f2＜-0.2。

上述的目镜一1、目镜二2和目镜三3都采用玻璃镜片。

上述的整个光学系统的总焦距f满足：10mm＜f＜250mm。

上述的像面是实体成像介质，或者是来自物镜形成的实像，其尺寸大小范围是2英寸-6英寸。

上述的实体成像介质是LCD显示屏，或者是OLED显示屏，或者是LCOS显示屏，或者是MICRO LED显示屏。

上述的目镜一1的光焦度为φ1，补偿镜片组100的光焦度为φ2, 0.0037＜φ1+φ2＜0.06。

上述的调节视度从+2D到-5D的过程中，出瞳距离s始终保持一个稳定的值不变化。

本发明利用目镜一和补偿镜片组是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，即目镜一和补偿镜片组是按不同规律相互配合移动，目镜一和补偿镜片组在调视度的过程中，目镜一移动距离长而补偿镜片组移动距离短，使得镜片在沿光轴L的轴向移动量较小，调节量小，且光学总长度较短。而且调节视度从+2D到-5D的过程中，出瞳距离s始终保持一个稳定的值不变化。

本发明的光学数据如下：(光学数据从视度在+2D至-5D分成8组数据,其中R代表镜片的曲率半径, T代表镜片厚度和空气间隔，n代表折射率，v代表色散系数 )；

从以上光学数据可知整个光学系统的视度从+2D变到-5D，光学总长的变化范围是89.5-69.5=20.0mm，即视度从+2D变到-5D的7个视度调节轴向移动量才20mm，大幅缩小轴向移动量，与现有技术的目镜光学系统的光学总长122.6mm相比，本发明的光学总长=89.5mm，光学总长缩短约25%, 视度调节轴向移动量只有现有技术的28.5%。从表1至表8的数据可以知道视度从+2D变到-5D，目镜一和补偿镜片组的相互配合的运动规律。

从表1至表8的数据可知,本领域普通技术人员将以上表1-表8的数据代入专用的光学设计软件,可以再现本发明的完整的技术方案,在此不再详细叙述。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，它由目镜一（1）、目镜二（2）和目镜三（3）组成，具有光焦度的目镜只有3片，目镜二（2）和目镜三（3）胶合在一起形成补偿镜片组（100），目镜一（1）和补偿镜片组（100）从眼睛侧到像面依次沿光轴L间隔排列，其特征在于：目镜一（1）和补偿镜片组（100）是独立运动的两组镜片且相互配合沿光轴L移动，在调视度的过程中，目镜一（1）移动距离长而补偿镜片组（100）移动距离短；

调节视度从+2D到-5D的过程中，补偿镜片组（100）与目镜一（1）之间的距离H逐渐缩小,光学总长也逐渐缩小；

上述的目镜一（1）的焦距为f1, 补偿镜片组（100）的焦距为f2, -1＜f1/f2＜-0.2；

目镜一（1）是正光焦度，目镜二（2）是正光焦度，目镜三（3）是负光焦度，目镜二（2）和目镜三（3）胶合形成的补偿镜片组（100）是负光焦度。

2.根据权利要求1所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：目镜一（1）是双凸透镜，目镜二（2）是凹凸透镜，目镜三（3）是平凹透镜，目镜二（2）的凹面（21）朝向眼睛侧，目镜三（3）的平面（31）朝向像面。

3.根据权利要求2所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：目镜一（1）、目镜二（2）和目镜三（3）都采用玻璃镜片。

4.根据权利要求3所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：整个光学系统的总焦距f满足：10mm＜f＜250mm。

5.根据权利要求4所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：像面是实体成像介质，或者是来自物镜形成的实像，其尺寸大小范围是2英寸-6英寸。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：实体成像介质是LCD显示屏，或者是OLED显示屏，或者是LCOS显示屏，或者是MICRO LED显示屏。

7.根据权利要求6所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：目镜一（1）的光焦度为φ1，补偿镜片组（100）的光焦度为φ2, 0.0037＜φ1+φ2＜0.06。

8.根据权利要求7所述的一种缩小视度调节范围的长焦距目镜光学系统，其特征在于：调节视度从+2D到-5D的过程中，出瞳距离s始终保持一个稳定的值不变化。

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