CN203882003U - 一种光学变焦系统 - Google Patents

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徐家宏
曾德祥
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Abstract

本实用新型提供了一种光学变焦系统，包括：物镜组、第一镜片组、第二镜片组和目镜组；物镜组、第一镜片组、第二镜片组、目镜组按照从物方到像方的顺序依次排列；第一镜片组的焦距f1和第二镜片组的焦距f2满足关系式：1<f1/f2<1.6。本实用新型可实现连续变倍，具有良好的成像质量。

Description

一种光学变焦系统
技术领域
本实用新型涉及光学仪器领域，具体涉及一种光学变焦系统。 
背景技术
对于光学观察设备，将物体的影像放大是其基本功能，该功能可帮助观察者清晰观察远方的目标。物体影像的放大是通过光学变焦系统实现的，光学系统中的每个镜片组，一经设计与加工之后其焦距就是固定不变的，要改变整个系统的焦距，只能改变各个镜片组之间的距离。 
现有技术中的光学变焦系统，结构简陋，放大倍率调节仅通过目镜调节来完成，不仅调节范围小，且调节过程中形成较大的像差，严重影响成像质量，不能实现连续变倍。 
不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光学变焦系统，实现连续变倍，具有良好的成像质量。 
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 
一种光学变焦系统，包括：物镜组、第一镜片组、第二镜片组和目镜组；物镜组、第一镜片组、第二镜片组、目镜组按照从物方到像方的顺序依次排列； 
第一镜片组的焦距f1和第二镜片组的焦距f2满足关系式：1<f1/f2<1.6。 
进一步的，所述第一镜片组包括：正光焦度的第一胶合透镜和负光焦度的第二透镜；第一胶合透镜设于第一镜片组的物侧；第二透镜设于第一镜片组的像侧； 
第一胶合透镜的焦距f11和第二透镜的焦距f12满足关系式：1<f11/f12<2。 
进一步的，所述第二镜片组包括：正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜；第三透镜设于第二镜片组的物侧；第五透镜设于第二镜片组的像侧；第四透镜设于第三透镜与第五透镜之间。 
进一步的，所述物镜组为胶合透镜。 
本实用新型所提供的一种光学变焦系统，具有以下优点： 
变倍比大，可达到3-7倍； 
能实现连续变倍，广角端和远摄端的像差都控制在较好的范围内，从而本光学变焦系统有较好的成像质量； 
结构简单，易于生产制造。 
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1为本实用新型实施例一提供的一种光学变焦系统的结构示意图。 
图2为本实用新型实施例二的结构示意图。 
图3为本实用新型在广角端的球差和色差图。 
图4为本实用新型在远摄端的球差和色差图。 
图5为本实用新型在广角端的场曲图。 
图6为本实用新型在远摄端的场曲图。 
图7为本实用新型在广角端的畸变图。 
图8为本实用新型在远摄端的畸变图。 
图9为本实用新型在广角端的MTF图。 
图10为本实用新型在远摄端的MTF图。 
附图标记说明： 
1、物镜组                  2、第一镜片组 
3、第二镜片组               4、目镜组 
5、第一胶合透镜             6、第二透镜 
7、第三透镜                 8、第四透镜 
9、第五透镜                 10、反射镜组 
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 
实施例一 
请参阅图1，本实用新型的实施例提供一种光学变焦系统，包括：物镜组1、第一镜片组2、第二镜片组3和目镜组4；物镜组1、第一镜片组2、第二镜片组3、目镜组4按照从物方到像方的顺序依次排列；第一镜片组2的焦距f1和第二透镜6组的焦距f2满足关系式：1<f1/f2<1.6。 
本系统可以应用在诸如观靶镜等观察设备上。光学变焦系统在工作的过程中，来自物体的光线经物镜组1后会形成一个物像，再经过第一镜片组2和第二镜片组3变倍将物像放大，然后经过目镜组4进入人体眼球形成放大后的影像。本光学变焦系统在整个由低倍到高倍的变倍过程中，第一镜片组2先沿光轴向物侧的方向移动，然后再沿光轴向像侧的方向移动；第二镜片组3则固定沿光轴向物侧的方向移 动；物镜组1和目镜组4在整个变倍过程中是固定不动的。 
经研究得知，只要光学变焦系统的第一镜片组2和第二镜片组3的焦距f1和f2满足1<f1/f2<1.6即可，在具体设计时可合理分配第一镜片组2和第二镜片组3的焦距。若f1/f2<1，则表明第一镜片组2的焦距过短，造成光学变焦系统的场曲像差不能有效的校正；若f1/f2>1.6，则表明第二镜片组3的焦距过短，第二镜片组3各个透镜面曲率过小，各个面产生的总体像差过大，造成光学变焦系统不能有效的控制球差和彗差。 
第一镜片组2用于对物像进行补偿。进一步的，所述第一镜片组2包括：正光焦度的第一胶合透镜5和负光焦度的第二透镜6；第一胶合透镜5设于第一镜片组2的物侧；第二透镜6设于第一镜片组2的像侧；第一胶合透镜5的焦距f11和第二透镜6的焦距f12满足关系式：1<f11/f12<2。 
只要第一镜片组2的第一胶合透镜5和第二透镜6的焦距f11和f12满足上式，在具体设计时可合理分配第一胶合透镜5和第二透镜6的焦距。若f11/f12<1，则第一胶合透镜5的焦距过短，造成光学变焦系统的色差不能有效的控制；若f11/f12>2，则光学变焦系统的畸变不能有效的控制。 
第二镜片组3用于对影像缩放，使物像放大至适合观察者观察的倍率。进一步的，所述第二镜片组3包括：正光焦度的第三透镜7、负光焦度的第四透镜8和正光焦度的第五透镜9；第三透镜7设于第二镜片组3的物侧；第五透镜9设于第二镜片组3的像侧；第四透镜8设于第三透镜7与第五透镜9之间。 
作为优选，在本实施例中，所述物镜组1为胶合透镜，由胶合透镜组成的物镜组1具有消除像差的作用。需要说明的是，目镜组4可设为单纯的透镜片、胶合透镜、或结构较为复杂的镜片组。但无论目镜组4为何种结构，在不脱离本实用新型构思的前提下，都属于本实用新型的保护范围。 
实施例二 
请参阅图2，实际应用中，可在本实用新型光学变焦系统中添加反射镜组10以改变光路传导的方向。 
作为优选，下面采用一组本实用新型较好的实施例的镜片技术参数对本实 用新型加以说明： 
表中的面序号表示每块透镜，或由透镜胶合组成的胶合透镜；曲率半径表示每块透镜的镜面的曲率半径；折射率和阿贝数相应表示每块透镜自身的参数。 
通过对表中的技术参数进行计算，可计算出对应的第一镜片组2 和第二镜片组3的运动轨迹。为了使计算快捷方便且结果准确，作为优选，在本实施例中通过计算机仿真计算。 
图3至图10为本实用新型实施例的光学像差图，通过光学像差图可以反映出本实用新型的成像质量。下面结合各图具体分析： 
图3和图4分别是本实用新型广角端和远摄端的球差像差和色差像差图，虚线代表D波长光，实线分别代表F和C波长光。图3和图4反映出的球差和色差控制在像差评价公差范围内。 
图5和图6分别是本实用新型广角端和远摄端的场曲像差图，其中的虚线代表弧矢(S)面，实线代表子午(T)面，三对S和T线分别代表0、0.707和1视场。图5和图6反映出的场曲控制在像差评价公差范围内。 
图7和图8分别是广角端和远摄端的畸变像差图，分别代表了0、0.707和1视场的畸变。图7和图8反映出的畸变控制在像差评价范围内。 
图9和图10分别是广角端和远摄端的MTF像差图，其中虚线代表弧矢(S)面，点划线代表子午(T)面，三对S和T线分别代表0、0.707和1视场，图9和图10反映出的场曲控制在像差评价公差范围内。 
本实用新型光学变焦系统，通过各个镜片组焦距的合理配合，以及第一镜片组2和第二镜片组3的配合移动，实现大变倍比的连续变倍功能，且变倍过程中像差始终控制在适当范围内，保证成像质量，具有卓越的光学变倍效果。且本光学变焦系统结构简单，生产制造成本低，有利于实际应用和产业化。 
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新 型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (4)

1.一种光学变焦系统，其特征在于，包括：物镜组、第一镜片组、第二镜片组和目镜组；物镜组、第一镜片组、第二镜片组、目镜组按照从物方到像方的顺序依次排列；
第一镜片组的焦距f1和第二镜片组的焦距f2满足关系式：1<f1/f2<1.6。
2.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述第一镜片组包括：正光焦度的第一胶合透镜和负光焦度的第二透镜；第一胶合透镜设于第一镜片组的物侧；第二透镜设于第一镜片组的像侧；
第一胶合透镜的焦距f11和第二透镜的焦距f12满足关系式：1<f11/f12<2。
3.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述第二镜片组包括：正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜；第三透镜设于第二镜片组的物侧；第五透镜设于第二镜片组的像侧；第四透镜设于第三透镜与第五透镜之间。
4.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于：所述物镜组为胶合透镜。
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