专利摘要

本实用新型提供一种两档变倍光学系统，主要解决了现有系统结构复杂的问题；该两档变倍光学系统在不增加光学零件数量的基础上、利用光学系统物像交换原理及组件自身旋转实现两档焦距变化，系统像面稳定，可以在较为恶劣地面及航空环境中应用。该两档变倍光学系统包括前组光路和双远心光路，所述双远心光路由第一镜组和第二镜组构成，若经前组光路的出射光依次通过第一镜组和第二镜组，其放大倍率为a，若经前组光路的出射光依次通过第二镜组和第一镜组，其放大倍率为1/a。

权利要求

1.一种两档变倍光学系统，包括前组光路，其特征在于：还包括双远心光路，所述双远心光路由第一镜组和第二镜组构成，若经前组光路的出射光依次通过第一镜组和第二镜组，其放大倍率为a，若经前组光路的出射光依次通过第二镜组和第一镜组，其放大倍率为1/a。

2.根据权利要求1所述的两档变倍光学系统，其特征在于：所述第一镜组为一次成像望远物镜，由3片单透镜和一个胶合镜组组成，具有像方远心结构。

3.根据权利要求1所述的两档变倍光学系统，其特征在于：所述第二镜组为焦距变换镜组，将第一镜组的像成像于最终像面，沿光路依次设置由7片单透镜和一组双胶合镜片组成，具有物方像方双远心结构。

4.根据权利要求1所述的两档变倍光学系统，其特征在于：所述前组光路的出瞳位置和双远心光路的入瞳位置重合。

5.根据权利要求1所述的两档变倍光学系统，其特征在于：所述双远心光路的物方相对孔径应大于等于前组光路的像方相对孔径。

6.根据权利要求1所述的两档变倍光学系统，其特征在于：所述双远心光路的像方视场应大于等于前组光路的像方视场。

说明书

技术领域

本发明涉及一种两档变倍光学系统，属于光学镜头设计领域。

背景技术

变焦距光学系统是指焦距可变而像面位置保持稳定的光学系统，连续变焦系统在变焦过程中，为保证像面位置稳定，必须采取措施补偿像面的位移，这样导致连续变焦系统的结构非常复杂，因而在某些特殊应用下，常使用双视场两档变焦系统代替连续变焦系统。

与连续变焦系统相比，两档变倍系统可以省去复杂的凸轮曲线设计，通过简单的机械补偿方式，实现长、短两种不同的焦距，与之对应窄、宽两种不同的视场，根据不同的使用场合，选择相应的视场或焦距。并且两档变焦系统同传统变焦系统相比，具有视轴晃动小，变焦时间短等优点。

传统的两档变倍系统有切换式两档变倍系统、通过一组光学元件的轴向移动实现两档变倍系统和旋转切入两档变倍方式。

轴向移动变倍系统通常需要变倍组和补偿组同时进行轴向移动，结构比较复杂，不易实现快速变倍。切换式两档系统和旋转切入式两档变倍系统同常需要变倍组，增加了光学零件的数量及结构的复杂性。

发明内容

本发明提供一种两档变倍光学系统，主要解决了现有系统结构复杂的问题；该两档变倍光学系统在不增加光学零件数量的基础上、利用光学系统物像交换原理及组件自身旋转实现两档焦距变化，系统像面稳定，可以在较为恶劣地面及航空环境中应用。

本发明的具体技术解决方案如下：

该两档变倍光学系统包括前组光路和双远心光路，所述双远心光路由第一镜组和第二镜组构成，若经前组光路的出射光依次通过第一镜组和第二镜组，其放大倍率为a，若经前组光路的出射光依次通过第二镜组和第一镜组，其放大倍率为1/a。

上述第一镜组为一次成像望远物镜，由3片单透镜和一个胶合镜组组成，具有像方远心结构。

上述第二镜组为焦距变换镜组，将第一镜组的像成像于最终像面，沿光路依次设置由7片单透镜和一组双胶合镜片组成，具有物方像方双远心结构。

上述前组光路的出瞳位置和双远心光路的入瞳位置重合。

上述双远心光路的物方相对孔径应大于等于前组光路的像方相对孔径。

上述双远心光路的像方视场应大于等于前组光路的像方视场。

本发明的优点在于：

本发明提供的两档变倍光学系统采用物像交换原则进行设计，变倍方式简单，不存在切进切出或旋入式变倍组件，设计简便，可应用于可见光及红外光学系统之中，后期结构设计也可得到相应简化，从光学加工和机械加工的角度出发，节省了能耗和原材料、工序；可靠性较高，可以应用在航空航天等力学环境较为恶劣的环境下。

附图说明

图1为前组光路的结构示意图；

图2为第一镜组的结构示意图；

图3为第二镜组的结构示意图；

图4为第一镜组和第二镜组组合后的结构示意图；

图5为第二镜组和第一镜组组合后的结构示意图；

图6为图1前组光路和图4光路组合的结构示意图；

图7为图1前组光路和图5光路组合的结构示意图。

具体实施方式

本发明所依据的原理如下：

光学系统的总焦距为：

f＝f₁·β₁·β₂·β₃…＝f₁·β       （1）

其中f₁为前组光学系统焦距，β₁、β₂、β₃…为后续各组的放大倍率，根据光学系统物像交换原则，对于任何光学组件，存在两个共轭位置，在光学组件的共轭位置上，系统的共轭距不变，其放大倍率互为倒数，即当组件处于A位置时，其放大倍率为β_A，当组件处于A位置的共轭位置时，其放大倍率为1/β_A，由公式（1）可知，此时系统焦距为：

f′=f1·1β]]>

系统的变倍比为：

τ=ff′=β2]]>

即系统可实现后组放大倍率平方倍的变倍关系。此方法不需要传统的两档变倍系统中的切入切出镜组或旋入式镜组，采用单镜组的方式实现两档焦距可变，通过后组系统放大倍率的选取，理论上可实现任意两档变倍光学系统，后组倍率越大，光学系统设计难度越大。

光学系统拼接应注意问题：

前组系统的出瞳位置应与后组系统的入瞳位置重合，否则会引起光能量损失；后组系统的物方相对孔径应大于等于前组系统的像方相对孔径，否则同样会引起能量损失；后组系统的像方视场应大于等于前组系统的像方视场，否则会引起视场切割；在满足上述要求的情况下，后组系统如果能做到物方及像方双远心系统拼接效果会更好。

下边给出了该种方法设计的系统的实例，图1给出了前组光学系统，其焦距为100mm，图2给出了第二组光学系统，其焦距为40mm，图3给出了第三组光学系统，其焦距为80mm，将第二组系统和第三组系统进行组合，组成一个双远心光路如图4所示，此系统放大倍率为2倍。将组合后的系统绕其中心旋转180°后其放大倍率为1/2倍，其系统图如图5所示。

将组合后的双远心光学系统和前组进行再次组合，搭接成为最终的系统，当后组放大倍率为2倍时，其系统图如图6所示，此时系统总焦距为200mm，将后组旋转180度，转置其共轭位置时，后组放大倍率为1/2倍，此时组合系统总焦距为50mm，实现了50mm和200mm两档变焦。此方式没有增加系统的光学元件，不存在切换装置，并且结构新颖，可靠性高。

一种两档变倍光学系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。