[實用新型]一種兩檔變倍光學系統

有效

• 申請號: 201320383974.3
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN203365787U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 范哲源;張凱勝;楊洪濤;陳衛寧;曹劍中;張建
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B15/00
• 分類號: G02B15/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明涉及一種兩檔變倍光學系統，屬于光學鏡頭設計領域。

背景技術

變焦距光學系統是指焦距可變而像面位置保持穩定的光學系統，連續變焦系統在變焦過程中，為保證像面位置穩定，必須采取措施補償像面的位移，這樣導致連續變焦系統的結構非常復雜，因而在某些特殊應用下，常使用雙視場兩檔變焦系統代替連續變焦系統。

與連續變焦系統相比，兩檔變倍系統可以省去復雜的凸輪曲線設計，通過簡單的機械補償方式，實現長、短兩種不同的焦距，與之對應窄、寬兩種不同的視場，根據不同的使用場合，選擇相應的視場或焦距。并且兩檔變焦系統同傳統變焦系統相比，具有視軸晃動小，變焦時間短等優點。

傳統的兩檔變倍系統有切換式兩檔變倍系統、通過一組光學元件的軸向移動實現兩檔變倍系統和旋轉切入兩檔變倍方式。

軸向移動變倍系統通常需要變倍組和補償組同時進行軸向移動，結構比較復雜，不易實現快速變倍。切換式兩檔系統和旋轉切入式兩檔變倍系統同常需要變倍組，增加了光學零件的數量及結構的復雜性。

發明內容

本發明提供一種兩檔變倍光學系統，主要解決了現有系統結構復雜的問題；該兩檔變倍光學系統在不增加光學零件數量的基礎上、利用光學系統物像交換原理及組件自身旋轉實現兩檔焦距變化，系統像面穩定，可以在較為惡劣地面及航空環境中應用。

本發明的具體技術解決方案如下：

該兩檔變倍光學系統包括前組光路和雙遠心光路，所述雙遠心光路由第一鏡組和第二鏡組構成，若經前組光路的出射光依次通過第一鏡組和第二鏡組，其放大倍率為a，若經前組光路的出射光依次通過第二鏡組和第一鏡組，其放大倍率為1/a。

上述第一鏡組為一次成像望遠物鏡，由3片單透鏡和一個膠合鏡組組成，具有像方遠心結構。

上述第二鏡組為焦距變換鏡組，將第一鏡組的像成像于最終像面，沿光路依次設置由7片單透鏡和一組雙膠合鏡片組成，具有物方像方雙遠心結構。

上述前組光路的出瞳位置和雙遠心光路的入瞳位置重合。

上述雙遠心光路的物方相對孔徑應大于等于前組光路的像方相對孔徑。

上述雙遠心光路的像方視場應大于等于前組光路的像方視場。

本發明的優點在于：

本發明提供的兩檔變倍光學系統采用物像交換原則進行設計，變倍方式簡單，不存在切進切出或旋入式變倍組件，設計簡便，可應用于可見光及紅外光學系統之中，后期結構設計也可得到相應簡化，從光學加工和機械加工的角度出發，節省了能耗和原材料、工序；可靠性較高，可以應用在航空航天等力學環境較為惡劣的環境下。

附圖說明

圖1為前組光路的結構示意圖；

圖2為第一鏡組的結構示意圖；

圖3為第二鏡組的結構示意圖；

圖4為第一鏡組和第二鏡組組合后的結構示意圖；

圖5為第二鏡組和第一鏡組組合后的結構示意圖；

圖6為圖1前組光路和圖4光路組合的結構示意圖；

圖7為圖1前組光路和圖5光路組合的結構示意圖。

具體實施方式

本發明所依據的原理如下：

光學系統的總焦距為：

f＝f₁·β₁·β₂·β₃…＝f₁·β???????（1）

其中f₁為前組光學系統焦距，β₁、β₂、β₃…為后續各組的放大倍率，根據光學系統物像交換原則，對于任何光學組件，存在兩個共軛位置，在光學組件的共軛位置上，系統的共軛距不變，其放大倍率互為倒數，即當組件處于A位置時，其放大倍率為β_A，當組件處于A位置的共軛位置時，其放大倍率為1/β_A，由公式（1）可知，此時系統焦距為：

f′=f1·1β]]>

系統的變倍比為：