專利名稱：連續變倍目鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學元件技術領域，尤其是一種用來觀察前方光學系統所成圖像的目視光學器件。
背景技術：
目鏡是光學目視儀器的一個組成部分，其作用是把物鏡形成的像通過它成像在無限遠(或明視距離)，在觀察者的視網膜上成一放大的像。傳統的目鏡是固定倍數的，也就是說焦距是一個定值，如10倍、20倍目鏡，它們的焦距分別是25mm、12. 5mm。在使用這類安裝了定倍目鏡的目視光學儀器進行觀察時，想要獲得不同的放大倍數則需要更換不同倍數的目鏡來實現，這給操作上帶來相對的不方便。變焦目鏡的焦距是可以連續變化的，這樣能獲得連續變化的倍數，當然在變焦過程中像面是基本穩定的，也就是說當目鏡變焦時不需要重新調焦都可以觀察到較為清晰的像，這給操作上帶來了極大的便利，也為操作者提供 了更多的倍率選擇。變焦目鏡的出現為操作者帶來了便利，這種目鏡可在一定范圍內可以變換焦距。變焦目鏡的光學系統具有以下一些特點(I)相對孔徑較小，用于顯微系統的目鏡，最大相對孔徑小于1/12. 5。(2)視場角較大。常用目鏡的視場角在40°左右,而廣角目鏡視場角在60°左右，有些超廣角目鏡的視場角甚至達到了 100°。(3)入瞳和出瞳遠離目鏡。由于出瞳位于目鏡外使軸外像差，尤其是畸變難以校正。因此，目鏡是典型的大視場小孔徑光學系統。現有的變焦目鏡一般包括鏡筒和由多個不同的透鏡沿光軸排列組成的光學系統，鏡筒具有固定筒和調節筒，調節筒套設于固定筒外，調節筒上螺紋連接有若干調焦環，固定筒上沿軸線方向開設有直線槽，調節筒上涉及有變焦曲線，其中一個透鏡固定于固定筒上，其它的透鏡分別安裝于固定筒內的移動套體上，套體外壁固定有導桿，導桿穿過直線槽和曲線槽與相應的調焦環相連接。使用時，轉動調節環通過導桿帶動套體移動，從而移動透鏡的位置，以改變透鏡間的相對距離，來實現連續變化放大倍率。但是變焦目鏡的像質一直以來都不如定倍目鏡的好。現有的10倍至20倍的變焦目鏡大多存在像差校正不佳，清晰度仍不夠理想以及出瞳距離較短的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種連續變倍目鏡，這種連續變倍目鏡可以解決現有的10倍至20倍的變焦目鏡存在像差校正不佳，清晰度不夠理想以及出瞳距離較短的問題。為了解決上述問題，本發明采用的技術方案是這種連續變倍目鏡包括有從觀察側沿光軸依次排列的正光焦度的固定組、正光焦度的變倍組和負光焦度的補償組，所述變倍組和所述補償組為活動的組元，所述固定組和所述變倍組設置于孔徑光欄和視場光欄之間，所述變倍組由兩個相同的正透鏡構成，所述補償組為一個負透鏡，并且滿足條件37mm〈
42mm、28mm〈fn〈33mm、-51mm〈fin〈-47mm,其中，fx為所述固定組的焦距，fn為所述變倍組的焦距，fin為所述補償組的焦距。上述連續變倍目鏡的技術方案中，更具體的技術方案還可以是所述固定組與所述變倍組在光軸方向的間距為6. 8 22. 64mm。進一步的，系統短焦時，所述變倍組與所述補償組在光軸方向的間距為40mm〈d〈45mm0進一步的，所述補償組與所述視場光欄在光軸方向的間距為2. 76 33. 6_。進一步的，所述固定組、所述變倍組和所述補償組的透鏡選用冕玻璃、火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃中的任一種光學玻璃。所述正光焦度的固定組焦距滿足條件37mm〈結構上采用一個膠合組即可滿像差校正要求。焦距小于37mm時，它所提供的像太過于靠近自己，限制了變倍組的移動范圍，從而制約較大的變倍比取值，另外它也需要將結構復雜化才能較好地校正像差。焦距大于42mm時，體系的結構將變得太龐大，影響使用。· 所述變倍組焦距滿足條件ZSmnKf11OSmm,由兩片相同的單正透鏡組成，提高生產工藝性，同時可以較好地平衡整個系統的像差。所述補償組焦距滿足條件-51mm〈fni〈-47mm，采用一片單負透鏡構成，并且凹面向光欄方向，可以很好地平衡整個系統的場曲，且能將物方主面向左移，保證整個系統的出瞳距離大于15mm，獲得舒適的目視觀察效果。所述變倍組與所述補償組在系統處于短焦時，它們之間光軸方向間距為40 45mm，可以保證系統處于長焦狀態時變倍組與補償組不會碰撞，同時可以給變倍組、補償組在短焦時分配合適的初始倍率，保證它們變焦時的移動距離處于一個合理的范圍內，確保整個系統結構的合理性。所述補償組與所述視場光欄在光軸方向的間距為2. 76 33. 6mm,—方面它由上述的條件確定了所述補償組的變焦移動范圍。另一方面，由于結構上的限制，無法將視場光欄固定在一個位置上，為了減少視場光欄位置不同時帶來的邊緣漸暈響，將所述補償組與所述視場光欄在光軸方向的間距取值為2. 76 33. 6mm，可確保視場邊緣的最佳成像效果。由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果
I、光學像質優異；具有高清晰度。2、變倍組為兩個相同透鏡，有利于像差校正及提高工藝性。3、倍數真實；無論在放大率大還是小的時候都能有效地校正象差。4、出瞳距離大于15mm，目視觀察舒適。5、選用的鏡片材料的物理、化學性能穩定,有利于加工的工藝性。


圖I是本發明的光學系統示意圖。圖2本發明實施例10倍狀態下的場曲圖。圖3本發明實施例10倍狀態下的畸變圖。圖4本發明實施例10倍狀態下的光學傳遞函數圖。圖5本發明實施例20倍狀態下的場曲圖。圖6本發明實施例20倍狀態下的畸變圖。圖7本發明實施例20倍狀態下的光學傳遞函數圖。
具體實施例方式下面結合附圖實施例對本發明作進一步詳述
圖I所示的連續變倍目鏡的變焦范圍12. 5 25mm，可實現的倍率連續變倍范圍為20倍 10倍，變焦比為2 1 ;它包括固定于鏡筒一端的固定組I和能在鏡筒內移動的兩個活動組元，兩個活動組元分為變倍組II和補償組III，固定組I、變倍組II和補償組III從觀察側沿光軸依次排列，固定組I和變倍組11設置于孔徑光欄I和視場光欄2之間，兩個活動組元沿著光軸做軸向移動實現變焦。補償組III的光焦度為負值，屬負組補償變焦系統。固定組I取正光焦度，對無窮遠處的物體成像，它的焦距值影響到變倍組II與它的間距d3及變倍組II的倍率取值，根據整個系統的結構及像差校正的要求，固定組I的焦距A取值為變倍組II光焦度為正，沿軸向移動使像的倍率發生變化，其結構由兩個相同的正透鏡組成，有利于像差校正及提高工藝性，考慮到整個系統的幾何尺寸和結構要求，變倍組II的焦距fn取值為28mm〈fn〈33mm。對于變倍組II活動引的像面3移動，由補償組III通 過軸向移進行補償從而保證整個系統像面的穩定。補償組III的光焦度為負值，結構為一個單獨的負透鏡，變倍組II與補償組III在光軸方向的間距d7+d8的取值隨著補償組III的焦距fm增加而增大，而整個系統的物方焦平面則會向固定組I靠近，這會導致整個系統的出瞳靠近固定組I，對于目視觀察而言顯然是不利的。經反復驗算，取40mm〈 d7+d8〈45mm(系統短焦時)，-51mm〈fni〈-47mm，對整個系統而言是比較合理的。固定組I與所述變倍組II在光軸方向的間距d3為6. 8 22. 64mm ;補償組III與視場光欄2在光軸方向的間距d8為2. 76 33. 6mm。本實施例中的連續變倍目鏡從左到右的光學參數和特征數據如表I所示。表I
權利要求
1.一種連續變倍目鏡，其特征在于包括有從觀察側沿光軸依次排列的正光焦度的固定組、正光焦度的變倍組和負光焦度的補償組，所述變倍組和所述補償組為活動的組元，所述固定組和所述變倍組設置于孔徑光欄和視場光欄之間，所述變倍組由兩個相同的正透鏡構成，所述補償組為一個負透鏡，并且滿足條件3 7mm〈 A〈 4 2mm，28mm<fn<33mm, -51mm〈fni〈-47mm,其中， τ為所述固定組的焦距，fn為所述變倍組的焦距，fm為所述補償組的焦距。
2.根據權利要求I所述的連續變倍目鏡，其特征在于所述固定組與所述變倍組在光軸方向的間距為6. 8 22. 64mm。
3.根據權利要求I或2所述的連續變倍目鏡，其特征在于系統短焦時，所述變倍組與所述補償組在光軸方向的間距為40 45mm。
4.根據權利要求I或2所述的連續變倍目鏡，其特征在于所述補償組與所述視場光欄在光軸方向的間距為2. 76 33. 6mm。
5.根據權利要求3所述的連續變倍目鏡，其特征在于所述補償組與所述視場光欄在光軸方向的間距為2. 76 33. 6mm。
6.根據權利要求I或2所述的連續變倍目鏡，其特征在于所述固定組、所述變倍組和所述補償組的鏡片選用冕玻璃、火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃中的任一種光學玻璃。
全文摘要
本發明公開了一種連續變倍目鏡，涉及光學元件技術領域，包括有從觀察側沿光軸依次排列的正光焦度的固定組、正光焦度的變倍組和負光焦度的補償組，所述變倍組和所述補償組為活動的組元，所述固定組和所述變倍組設置于孔徑光欄和視場光欄之間，所述變倍組由兩個相同的正透鏡構成，所述補償組為一個負透鏡，并且滿足條件37mm<fI<42mm、28mm<fII<33mm、-51mm<fIII<-47mm，其中，fI為所述固定組的焦距，fII為所述變倍組的焦距，fIII為所述補償組的焦距。本發明相比較于現有技術，其清晰度高，光學像質優異，像差校正佳，倍數真實工藝性能好。
文檔編號G02B1/00GK102902058SQ20121042038
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者陳群, 梁小英, 高思穎, 李綺麗 申請人:梧州奧卡光學儀器有限公司