本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小口徑大通光量連續(xù)變焦光學(xué)裝置，適用于在潛望狀態(tài)下，對目標(biāo)進(jìn)行隱蔽性觀察。

背景技術(shù)：

在潛望狀態(tài)下，為了觀察水面上要求視場和作用距離的目標(biāo)，同時具良好的隱蔽性，要求觀察設(shè)備露出水面的部分盡量小，圖1所示為現(xiàn)有潛望設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，即當(dāng)保護(hù)玻璃的尺寸一定，要滿足視場和作用距離的要求，必須在保證光學(xué)裝置的相對孔徑不變的前提下，盡量減小通光口徑和入瞳距離，而通光口徑和入瞳距離與可變光闌的位置有關(guān)，可變光闌越靠近光線進(jìn)入的第一面，第一面的通光口徑和光學(xué)裝置入瞳距離就越小。

圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其為前固定組+變倍組+補(bǔ)償組+后固定組的結(jié)構(gòu)形式，前固定組承擔(dān)調(diào)焦任務(wù)，變倍組和補(bǔ)償組實(shí)現(xiàn)變焦和穩(wěn)定像面，可變光闌置于補(bǔ)償組和后固定組之間，靠近后固定組處。這種裝置由于可變光闌遠(yuǎn)離前固定組，導(dǎo)致前固定組的通光口徑增大，入瞳距離加長，該結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置安裝于圖1所示的潛望觀察設(shè)備中時，直接導(dǎo)致保護(hù)玻璃的尺寸增大，隱蔽性降低。

如圖3所示，若將可變光闌置于變倍組和補(bǔ)償組之間時，可減小通光口徑和入瞳距離，但安裝于圖1所示的潛望觀察設(shè)備中時，破壞了凸輪的整體性，增加了加工和裝調(diào)的難度；

如圖4所示，若將可變光闌置于前固定組與變倍組之間時，第一面的通光口徑和光學(xué)裝置入瞳距離最小，但補(bǔ)償組和后固定組的通光口徑迅速增大，導(dǎo)致光學(xué)裝置的體積和重量增大，不利于小型化設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題和不足，提供一種小口徑大通光量連續(xù)變焦光學(xué)裝置，在保證被觀察目標(biāo)的視場和作用距離的前提下，減小光學(xué)裝置的體積和入瞳距離。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，包括順序安裝于光軸o—o上的補(bǔ)償組、變倍組、可變光闌組、調(diào)焦組、后固定組以及像面；所述的補(bǔ)償組為沿光軸o—o方向運(yùn)動的雙雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，由兩塊雙膠合透鏡構(gòu)成，用于將平行光成的像作為變倍組的物，并承擔(dān)穩(wěn)定像面的功能；所述的變倍組為沿光軸o—o方向運(yùn)動的雙單結(jié)構(gòu)的負(fù)光焦度組，由一塊雙膠合透鏡和一片負(fù)彎月透鏡構(gòu)成，用于改變光學(xué)系統(tǒng)的總焦距，實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)變化；所述的可變光闌組垂直于光軸o—o方向運(yùn)動，用于改變光學(xué)系統(tǒng)光通量，減小補(bǔ)償組的通光口徑及入瞳距離；所述的調(diào)焦組為沿光軸o—o方向運(yùn)動的單單雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，由兩塊雙凸透鏡和一塊雙膠合透鏡構(gòu)成，用于承擔(dān)調(diào)焦任務(wù)，使光學(xué)系統(tǒng)在長焦位置能對20m～∞的目標(biāo)清晰成像、在短焦位置能對3m～∞的目標(biāo)清晰成像；所述的后固定組為固定在光軸o—o上的單雙雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，由一片雙凸透鏡和兩塊雙膠合透鏡構(gòu)成，用于補(bǔ)償補(bǔ)償組、變倍組和調(diào)焦組的像差。

所述的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其補(bǔ)償組相對孔徑d/f為1/1.9，從前至后依次為：一片鑭火石正彎月透鏡與一片輕冕雙凸透鏡組成的雙膠合透鏡，一片輕冕雙凸透鏡與一片重火石雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡。

所述的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其變倍組從前至后依次為：一片重火石雙凸透鏡與一片鑭冕雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡，一片重鋇火石負(fù)彎月透鏡。

所述的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其可變光闌組位于變倍組和調(diào)焦組之間且靠近變倍組一端的一固定位置。

所述的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其調(diào)焦組相對孔徑d/f為1/2.1，從前至后依次為：兩片氟冕雙凸透鏡，一片輕冕雙凸透鏡與一片鑭火石雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡。

所述的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其后固定組從前至后依次為：一片鑭火石雙凸透鏡，一片鑭火石負(fù)彎月透鏡與一片輕冕正彎月透鏡組成的雙膠合透鏡，一片鑭火石負(fù)彎月透鏡和一片輕火石雙凸透鏡組成的雙膠合透鏡。

本發(fā)明的有益效果是：采用補(bǔ)償組+變倍組+調(diào)焦組+后固定組的結(jié)構(gòu)形式，可變光闌置于變倍組和調(diào)焦組之間，靠近變倍組處，光學(xué)系統(tǒng)總長隨焦距的改變而改變，優(yōu)勢在于：在相對孔徑不變的情況下，光線進(jìn)入一端的補(bǔ)償組的通光口徑比現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)裝置減小30%，其余組元的通光口徑基本保持不變，入瞳距離減小25.7%。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有潛望設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有的一種連續(xù)變焦光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有光學(xué)裝置光闌處于變倍組和補(bǔ)償組之間的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有光學(xué)裝置光闌處于前固定組和變倍組之間的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5-7為本發(fā)明光學(xué)裝置短/中/長焦示意圖，其中d1、d2、d3為可變間隔；

圖8為本發(fā)明補(bǔ)償曲線示意圖。

各附圖標(biāo)記為：1—補(bǔ)償組，2—變倍組，3—可變光闌，4—調(diào)焦組，5—后固定組，6—像面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

如圖5至圖7所示，本發(fā)明一種小口徑大通光量連續(xù)變焦光學(xué)裝置的一個基本實(shí)施例，它包括安裝于同一光軸o—o上在連續(xù)改變焦距的過程中光學(xué)系統(tǒng)總長隨之改變，像面6距離保持不變的三個沿光軸方向運(yùn)動、一個在垂直于光軸方向上運(yùn)動、一個固定在光軸上的五個組件：所述的五個鏡組以光進(jìn)入的補(bǔ)償組1一端為前端，像面6一端為后端，從前至后依次排列為：補(bǔ)償組1、變倍組2、可變光闌組3、調(diào)焦組4和后固定組5。

所述的補(bǔ)償組1為雙雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，用于將平行光成的像作為變倍組2的物，并承擔(dān)穩(wěn)定像面6的功能，由兩塊雙膠合透鏡構(gòu)成；所述的變倍組2為雙單結(jié)構(gòu)的負(fù)光焦度組，用于改變光學(xué)系統(tǒng)的總焦距（即倍率），實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)變化，由一塊雙膠合透鏡和一片負(fù)彎月透鏡構(gòu)成；所述的可變光闌組3用于改變光學(xué)系統(tǒng)光通量，減小補(bǔ)償組1的通光口徑及入瞳距離；所述的調(diào)焦組4為單單雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，用于承擔(dān)調(diào)焦任務(wù)，使光學(xué)系統(tǒng)在長焦位置能對20米至無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)清晰成像、在短焦位置能對3米至無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)清晰成像，由兩塊雙凸透鏡和一塊雙膠合透鏡構(gòu)成，所述的后固定組5為單雙雙結(jié)構(gòu)的正光焦度組，用于補(bǔ)償前三組的像差，由一片雙凸透鏡和兩塊雙膠合透鏡構(gòu)成，在連續(xù)改變焦距的過程中本光學(xué)裝置的光學(xué)系統(tǒng)總長隨之改變，像面6距離保持不變；所述的可變光闌組3位于變倍組2和調(diào)焦組4之間且靠近變倍組2一端的一固定位置，通光口徑可變。

本光學(xué)裝置傳遞函數(shù)的設(shè)計(jì)值為：

表1為具體實(shí)施實(shí)例傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)值

本發(fā)明光學(xué)裝置在對3m～∞范圍的目標(biāo)成像時，無需調(diào)焦，在17mm～138mm的連續(xù)變焦過程中，圖像全程清晰；變焦過程中光學(xué)系統(tǒng)的總長可變，在同等相對孔徑的條件下，通光口徑比總長不變的光學(xué)裝置減小30%，入瞳距離減小25.7%，變倍曲線為規(guī)則曲線，補(bǔ)償曲線為拋物線形狀的非規(guī)則曲線。

實(shí)施例2

是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的技術(shù)方案。

所述的補(bǔ)償組1相對孔徑d/f為1/1.9，從前至后依次為：一片高折射率中等色散的鑭火石正彎月透鏡與一片低色散低折射率輕冕雙凸透鏡組成的雙膠合透鏡，一片低色散低折射率輕冕雙凸透鏡與一片高折射率高色散的重火石雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡。

所述的變倍組2從前至后依次為：一片高折射率高色散重火石雙凸透鏡與一片中等折射率低色散鑭冕雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡，一片低色散重鋇火石負(fù)彎月透鏡。

所述的可變光闌組3位于變倍組2和調(diào)焦組4之間的一固定位置，通光口徑可變。

所述的調(diào)焦組4相對孔徑d/f為1/2.1，從前至后依次為：兩片低折射率低色散氟冕雙凸透鏡，一片低折射率低色散輕冕雙凸透鏡與一片高折射率鑭火石雙凹透鏡組成的雙膠合透鏡。

所述的后固定組5從前至后依次為：一片高折射率鑭火石雙凸透鏡，一片高折射率鑭火石負(fù)彎月透鏡與一片低折射率低色散輕冕正彎月透鏡組成的雙膠合透鏡，一片高折射率鑭火石負(fù)彎月透鏡和一片低折射率輕火石雙凸透鏡組成的雙膠合透鏡。

在基本實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出一系列的小口徑大通光量連續(xù)變焦光學(xué)裝置，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的顯著效果進(jìn)一步說明如下：

以下表2、表3給出的數(shù)據(jù)對應(yīng)圖5、圖6和圖7，是一個應(yīng)用于潛望設(shè)備的小口徑大通光量連續(xù)變焦光學(xué)裝置，其通光口徑比總長不變的光學(xué)裝置減小30%，入瞳距離減小25.7%。

表3是該光學(xué)系統(tǒng)的可變間隔值，其短焦的數(shù)值對應(yīng)圖5中的短焦位置，其中焦的數(shù)值對應(yīng)圖6中的中焦位置，其長焦的數(shù)值對應(yīng)圖7中的長焦位置。

表2為具體實(shí)施實(shí)例的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)表

表3為可變間隔

補(bǔ)償組1的凸輪運(yùn)動曲線為拋物線狀（如圖8所示），起點(diǎn)和終點(diǎn)位于凸輪的同一端，該裝置焦距為17mm～138mm連續(xù)變焦，相對孔徑為1：3～1：4.5，最大透鏡的通光口徑為33.4mm，適配像面尺寸為1/3英寸ccd。

本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。