連續(xù)變倍目鏡制造技術(shù)

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學(xué)元件
，尤其是一種用來(lái)觀察前方光學(xué)系統(tǒng)所成圖像的目視光學(xué)器件。
技術(shù)介紹
目鏡是光學(xué)目視儀器的一個(gè)組成部分，其作用是把物鏡形成的像通過(guò)它成像在無(wú)限遠(yuǎn)(或明視距離)，在觀察者的視網(wǎng)膜上成一放大的像。傳統(tǒng)的目鏡是固定倍數(shù)的，也就是說(shuō)焦距是一個(gè)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(lèi)安裝了定倍目鏡的目視光學(xué)儀器進(jìn)行觀察時(shí)，想要獲得不同的放大倍數(shù)則需要更換不同倍數(shù)的目鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)，這給操作上帶來(lái)相對(duì)的不方便。變焦目鏡的焦距是可以連續(xù)變化的，這樣能獲得連續(xù)變化的倍數(shù)，當(dāng)然在變焦過(guò)程中像面是基本穩(wěn)定的，也就是說(shuō)當(dāng)目鏡變焦時(shí)不需要重新調(diào)焦都可以觀察到較為清晰的像，這給操作上帶來(lái)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(xiàn)為操作者帶來(lái)了便利，這種目鏡可在一定范圍內(nèi)可以變換焦距。變焦目鏡的光學(xué)系統(tǒng)具有以下一些特點(diǎn)(I)相對(duì)孔徑較小，用于顯微系統(tǒng)的目鏡，最大相對(duì)孔徑小于1/12. 5。(2)視場(chǎng)角較大。常用目鏡的視場(chǎng)角在40°左右,而廣角目鏡視場(chǎng)角在60°左右，有些超廣角目鏡的視場(chǎng)角甚至達(dá)到了 100°。(3)入瞳和出瞳遠(yuǎn)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(chǎng)小孔徑光學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的變焦目鏡一般包括鏡筒和由多個(gè)不同的透鏡沿光軸排列組成的光學(xué)系統(tǒng)，鏡筒具有固定筒和調(diào)節(jié)筒，調(diào)節(jié)筒套設(shè)于固定筒外，調(diào)節(jié)筒上螺紋連接有若干調(diào)焦環(huán)，固定筒上沿軸線方向開(kāi)設(shè)有直線槽，調(diào)節(jié)筒上涉及有變焦曲線，其中一個(gè)透鏡固定于固定筒上，其它的透鏡分別安裝于固定筒內(nèi)的移動(dòng)套體上，套體外壁固定有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿穿過(guò)直線槽和曲線槽與相應(yīng)的調(diào)焦環(huán)相連接。使用時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)通過(guò)導(dǎo)桿帶動(dòng)套體移動(dòng)，從而移動(dòng)透鏡的位置，以改變透鏡間的相對(duì)距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化放大倍率。但是變焦目鏡的像質(zhì)一直以來(lái)都不如定倍目鏡的好?，F(xiàn)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(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種連續(xù)變倍目鏡，這種連續(xù)變倍目鏡可以解決現(xiàn)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(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是這種連續(xù)變倍目鏡包括有從觀察側(cè)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(fù)光焦度的補(bǔ)償組，所述變倍組和所述補(bǔ)償組為活動(dòng)的組元，所述固定組和所述變倍組設(shè)置于孔徑光欄和視場(chǎng)光欄之間，所述變倍組由兩個(gè)相同的正透鏡構(gòu)成，所述補(bǔ)償組為一個(gè)負(fù)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(bǔ)償組的焦距。上述連續(xù)變倍目鏡的技術(shù)方案中，更具體的技術(shù)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(jìn)一步的，系統(tǒng)短焦時(shí)，所述變倍組與所述補(bǔ)償組在光軸方向的間距為40mm〈d〈45mm0進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償組與所述視場(chǎng)光欄在光軸方向的間距為2. 76 33. 6_。進(jìn)一步的，所述固定組、所述變倍組和所述補(bǔ)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(xué)玻璃。所述正光焦度的固定組焦距滿足條件37mm〈結(jié)構(gòu)上采用一個(gè)膠合組即可滿像差校正要求。焦距小于37mm時(shí)，它所提供的像太過(guò)于靠近自己，限制了變倍組的移動(dòng)范圍，從而制約較大的變倍比取值，另外它也需要將結(jié)構(gòu)復(fù)雜化才能較好地校正像差。焦距大于42mm時(shí)，體系的結(jié)構(gòu)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(chǎn)工藝性，同時(shí)可以較好地平衡整個(gè)系統(tǒng)的像差。所述補(bǔ)償組焦距滿足條件-51mm〈fni〈-47mm，采用一片單負(fù)透鏡構(gòu)成，并且凹面向光欄方向，可以很好地平衡整個(gè)系統(tǒng)的場(chǎng)曲，且能將物方主面向左移，保證整個(gè)系統(tǒng)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(bǔ)償組在系統(tǒng)處于短焦時(shí)，它們之間光軸方向間距為40 45mm，可以保證系統(tǒng)處于長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)變倍組與補(bǔ)償組不會(huì)碰撞，同時(shí)可以給變倍組、補(bǔ)償組在短焦時(shí)分配合適的初始倍率，保證它們變焦時(shí)的移動(dòng)距離處于一個(gè)合理的范圍內(nèi)，確保整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。所述補(bǔ)償組與所述視場(chǎng)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(bǔ)償組的變焦移動(dòng)范圍。另一方面，由于結(jié)構(gòu)上的限制，無(wú)法將視場(chǎng)光欄固定在一個(gè)位置上，為了減少視場(chǎng)光欄位置不同時(shí)帶來(lái)的邊緣漸暈響，將所述補(bǔ)償組與所述視場(chǎng)光欄在光軸方向的間距取值為2. 76 33. 6mm，可確保視場(chǎng)邊緣的最佳成像效果。由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果 I、光學(xué)像質(zhì)優(yōu)異；具有高清晰度。2、變倍組為兩個(gè)相同透鏡，有利于像差校正及提高工藝性。3、倍數(shù)真實(shí)；無(wú)論在放大率大還是小的時(shí)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(xué)性能穩(wěn)定,有利于加工的工藝性。附圖說(shuō)明圖I是本專利技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2本專利技術(shù)實(shí)施例10倍狀態(tài)下的場(chǎng)曲圖。圖3本專利技術(shù)實(shí)施例10倍狀態(tài)下的畸變圖。圖4本專利技術(shù)實(shí)施例10倍狀態(tài)下的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。圖5本專利技術(shù)實(shí)施例20倍狀態(tài)下的場(chǎng)曲圖。圖6本專利技術(shù)實(shí)施例20倍狀態(tài)下的畸變圖。圖7本專利技術(shù)實(shí)施例20倍狀態(tài)下的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳述 圖I所示的連續(xù)變倍目鏡的變焦范圍12. 5 25mm，可實(shí)現(xiàn)的倍率連續(xù)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(nèi)移動(dòng)的兩個(gè)活動(dòng)組元，兩個(gè)活動(dòng)組元分為變倍組II和補(bǔ)償組III，固定組I、變倍組II和補(bǔ)償組III從觀察側(cè)沿光軸依次排列，固定組I和變倍組11設(shè)置于孔徑光欄I和視場(chǎng)光欄2之間，兩個(gè)活動(dòng)組元沿著光軸做軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)變焦。補(bǔ)償組III的光焦度為負(fù)值，屬負(fù)組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)。固定組I取正光焦度，對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)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(jù)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(dòng)使像的倍率發(fā)生變化，其結(jié)構(gòu)由兩個(gè)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(gè)系統(tǒng)的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)要求，變倍組II的焦距fn取值為28mm〈fn〈33mm。對(duì)于變倍組II活動(dòng)引的像面3移動(dòng)，由補(bǔ)償組III通 過(guò)軸向移進(jìn)行補(bǔ)償從而保證整個(gè)系統(tǒng)像面的穩(wěn)定。補(bǔ)償組III的光焦度為負(fù)值，結(jié)構(gòu)為一個(gè)單獨(dú)的負(fù)透鏡，變倍組II與補(bǔ)償組III在光軸方向的間距d7+d8的取值隨著補(bǔ)償組III的焦距fm增加而增大，而整個(gè)系統(tǒng)的物方焦平面則會(huì)向固定組I靠近，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的出瞳靠近固定組I，對(duì)于目視觀察而言顯然是不利的。經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，取40mm〈 d7+d8〈45mm(系統(tǒng)短焦時(shí))，-51mm〈fni〈-47mm，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)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(bǔ)償組III與視場(chǎng)光欄2在光軸方向的間距d8為2. 76 33. 6mm。本實(shí)施例中的連續(xù)變倍目鏡從左到右的光學(xué)參數(shù)和特征數(shù)據(jù)如表I所示。表I本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種連續(xù)變倍目鏡，其特征在于：包括有從觀察側(cè)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(fù)光焦度的補(bǔ)償組，所述變倍組和所述補(bǔ)償組為活動(dòng)的組元，所述固定組和所述變倍組設(shè)置于孔徑光欄和視場(chǎng)光欄之間，所述變倍組由兩個(gè)相同的正透鏡構(gòu)成，所述補(bǔ)償組為一個(gè)負(fù)透鏡，并且滿足條件：37mm<？fI<42mm，28mm

【技術(shù)特征摘要】
1.一種連續(xù)變倍目鏡，其特征在于包括有從觀察側(cè)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(fù)光焦度的補(bǔ)償組，所述變倍組和所述補(bǔ)償組為活動(dòng)的組元，所述固定組和所述變倍組設(shè)置于孔徑光欄和視場(chǎng)光欄之間，所述變倍組由兩個(gè)相同的正透鏡構(gòu)成，所述補(bǔ)償組為一個(gè)負(fù)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(bǔ)償組的焦距。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連續(xù)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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳群，梁小英，高思穎，李綺麗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：梧州奧卡光學(xué)儀器有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：