专利名称：:用二组移动实现高变倍比的瞄准镜转像系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种枪用瞄准镜的变倍转像系统，具体地说涉及具有6X-10X或更高变倍比、且具有紧凑性和高光学性能的枪用瞄准镜中的透镜式变倍转像系统。
背景技术：
：目前使用的枪用瞄准镜，其采用的转像组采用的是光学设计教科书上所描述的双正组移动实现变倍的传统经典方式，其差别仅仅在于每个透镜组所使用的透镜数量不同，型式上都是一样的两个正透镜组，其中靠物侧的第一透镜组移动用于补偿像面漂移，靠像侧的第二透镜组移动实现变倍，这种变倍转像系统可以为整个枪用瞄准镜光学系统提供足够长的出瞳距离，避免射击时后座力造成对人眼的伤害，也能实现较好的光学性能。但这种经典的变倍转像系统无法实现很高的变倍比，在变倍曲线槽不采用特殊工艺的情况下，其所能达到的极限是5.6X，即便采用特殊工艺加工的变倍曲线槽，6X-7X就是其所能达到的变倍比极限，但这种情况下为了不牺牲光学性能，只能增加一些附加透镜进行补偿，造成整个光学系统复杂化。因此，用这种传统的变倍转像系统所生产出的瞄准镜的变倍比较低。目前国际市场上，德国、日本、美国和中国南通、武汉等地制造商所生产销售的枪用瞄准镜，其变倍比大多为3倍和4倍，这就造成喜欢打猎的消费者只能选择倍率段较低的枪用瞄准镜，比如3-9X40这类产品，以获得较大的低倍视场角来快速搜索和瞄准移动的目标；而当他要想打靶时，又不得不为同一支枪配备另外一种倍率段较高的枪用瞄准镜，比如6-24X44这类产品，以获得高倍率来实现精确瞄准。这样，这类爱好广泛的消费者在外出度假休闲时，除了带一支枪和一支枪用瞄准镜外，可能还需要额外再多带上另外一支到两支瞄准镜以备用。这就好比摄影爱好者除了要带一个高性能单反相机，还要携带许多不同规格的变焦镜头及其配件一样，不仅不方便携带，也增加费用。随着消费者认识水平的提高和社会进步，广大消费者需要既能实现大视场角、又能实现高放大倍率的多用途、高光学性能的枪用瞄准器。为满足上述需求，美国REDFIELD公司开发出了5倍变倍比枪用瞄准镜系列，由于工艺水平的进步，在枪用瞄准镜领域，其变倍转像系统采用了革命性的三组三槽变倍方式。该变倍转像系统从物侧起依次是具有正折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组和具有负折射光焦度的第三透镜组，即所谓正_正_负三透镜组式变倍转像系统。当透镜组的位置状态从低倍变为高倍时，三个透镜组按各自运行轨迹同时移动。这种变倍转像系统在实现较高变倍比的同时，保持了较高光学性能，但其第一正透镜组由于需要移动来实现变倍，就必须布置在转像组的变倍筒内部，其外径尺寸受到极大限制，可是它还要承担场镜功能，这样枪用瞄准器的视场角也就受到极大限制。同时，由于第一正透镜组承担场镜的功能，就不能离变倍转像系统的前像面太远，这样第一和第二透镜组的可移动范围同时受到限制，也不利于实现更高的变倍比。美国专利NO.US2007/0019289A1和欧洲专利EP1746451(A2)中提出了另一种6X变倍比的变倍转像系统，该变倍转像系统从物侧起依次是具有正折射光焦度的第一透镜3组、具有正折射光焦度的第二透镜组和具有负折射光焦度的第三透镜组，即正_正_负三透镜组式变倍转像系统。当透镜组的位置状态从低倍变为高倍时，第一正透镜组和第二正透镜组按各自运行轨迹同时移动，第三负透镜组固定不动。在实现较高变倍比的同时，还拥有极高光学性能以及很大的视场角，但由于采用的还是双正透镜组移动变倍的传统方式，这种光学型式实现更高变倍比的潜力已经非常有限，要达到7X都已经非常困难。
发明内容考虑上述问题做出本发明，并且本发明的目的是提供具有6X-10X或更高的变倍比，且具有紧凑性和高光学性能的枪用瞄准镜中的透镜式变倍转像系统。并且针对不同的物镜和目镜光学系统组合，通过对透镜组和变倍曲线的优化设计，普通的光学设计人员就可以很容易地把它运用到各种不同口径、不同规格的枪用瞄准镜光学系统中。在本发明的一个优选实施例中，优选地满足下面的条件表达式If2/f3I4其中，f2表示枪用瞄准镜变倍转像系统中第二透镜组的焦距，f3表示第三透镜组的焦距。下面对本发明实施例中变倍转像系统的条件表达式进行解释。当比例|f2/f3|等于或落在条件表达式的下限以下时，会造成当变倍比高于8X时，要么第二透镜组和第三透镜组之间移动过程中的最近距离过小，要么变倍转像系统后截距在某个倍率段时过短，在结构上都不太可能实现。本发明中，枪用瞄准镜变倍转像系统从物侧开始依序包括具有正折射率本领的第一透镜组，具有正折射率本领的第二透镜组，具有负折射率本领的第三透镜组。本发明中，连续变倍是通过沿光轴移动转像系统较靠近物侧的、具有正光焦度的第二透镜组和转像系统最靠近像侧的、具有负光焦度的第三透镜组来实现的。其中，转像系统最靠近物侧的第一透镜组不移动，承担正场镜功能，中间的第二透镜组承担变倍功能，而转像系统最靠近像侧的第三透镜组承担补偿转像系统后像面位置变化的功能，保证整个枪用瞄准镜变倍转像系统在连续变倍的过程中不产生像面漂移。通过结合附图的优选实施例的具体描述可以容易地理解本发明的其他特点和优点。图1表示出了在低倍端(L)和高倍端(H)中，根据本发明实施例1的变倍转像系统的截面图。其中序号l表示转像系统前像面，序号2表示后像面。图2表示出了在低倍端(L)和高倍端(H)中，根据本发明实施例2的变倍转像系统的截面图。其中序号l表示转像系统前像面，序号2表示后像面。具体实施方式下面解释根据本发明的枪用瞄准镜变倍转像系统。根据本发明的枪用瞄准镜变倍转像系统从物侧开始依序包括正场镜组G1，具有正折射率本领的变倍透镜组G2，具有负折射率本领的补偿透镜组G3。当透镜组位置的状态4由低倍端往高倍端变换的过程中，正场镜组G1保持固定不动，变倍透镜组G2向物侧移动，补偿透镜组G3先向物侧移动，然后再调头向像侧移动，这样在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离縮短，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离先縮短然后再延长，第三透镜组和后像面之间的距离也相应改变。由于在变倍转像系统中布置了固定的正场镜组G1，这样在低倍端时穿过G1的离轴光线将会靠近光轴，第二透镜组和第三透镜组的透镜直径可以很小。同时通过后面实施例中的数据可以看出，变倍透镜组G2的移动量不大，甚至低于大部分4X变倍比转像系统中变倍组的移动量，补偿组G3则是往返式移动，绝对位置的变化量也不大，这样整个变倍转像系统的直径和透镜总长度就可以很小。因此，透镜系统可以很紧凑，可以提高便携性。[0021]同时，既然移动透镜组G2和G3的位置变化量都不大，对合理平衡和校正各个倍率时的象差，尤其是离轴象差显然非常有利，使得用这种变倍转像系统构造的枪用瞄准镜可以获得很高的成像质量。[0022][实施例1]本实施例是将本发明应用于2-16X44枪用瞄准镜的情况。图一是根据本发明实施例1的变倍转像系统的透镜分布简图。带有箭头的两根线条分别表示移动组G2和G3各自的移动轨迹。在根据本发明实施例1的变倍转像系统中，第一透镜组G1由一个单正透镜组成，稍微物侧弯曲。第二透镜组G2从物侧起由一个单正透镜和一个胶合正透镜组合而成。[0027]第三透镜组由一个胶合负透镜组成。[0028]与实施例1有关的各种数据列于表1。在[主要参数]中，变倍比=变倍系统最大放大率/最小放大率。在[可变距离数据]中，B表示由G2和G3所构成的转像系统的放大倍率。在数值表中，mm—般用于长度如直径、焦距、曲率半径、相邻表面之间的距离的单位。但因为光学系统成比例的放大或縮小其尺寸可以获得类似的光学性能，所以单位不必限定在mm，并且可以使用任何其他合适的单位。补充一点，在下列所有实施例中，采用与本实施例相同的标号。表1[主要参数]<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[可变距离数据]B-.548X—1.1X—1.65X—2.185X—2.73X—3.3X-4.385XD261.69342.19331.19324.44319.69315.9410.193D78.575.1727.45411.2816.23322.7945.126BF22.44145.33954.05756.98156.77853.97137.385[条件表达式的值]If2/f3I=0.532>0.4[0044][实施例2]本实施例是将本发明应用于3-30X56枪用瞄准镜的情况。图二是根据本发明实施例2的变倍转像系统的透镜分布简图。带有箭头的两根线条分别表示移动组G2和G3各自的移动轨迹。在根据本发明实施例2的变倍转像系统中，第一透镜组G1由一个单正透镜组成，稍微物侧弯曲。第二透镜组G2从物侧起由两个胶合正透镜组合而成。第三透镜组由一个物侧表面弯向物侧、像侧表面弯向像侧的胶合负透镜组成。与实施例2有关的各种数据列于表2。表2[主要参数]变倍比最小倍率最大倍率物镜口径视场角出瞳直径出瞳距离10X3X30X。566.5°-0.7°15-1.9122-99[可变距离数据]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[条件表达式的值]If2/f3I=0.586>0.4综上所述，由本发明描述的这种变倍转像系统所构造的枪用瞄准镜不仅可以实现6X-10X或更高的变倍比，还可以获得大视场角、长出瞳距离以及高成像质量，而且产品可以做得比较小，携带非常方便。在其各项技术指标几乎都能等同甚至超过市场上现有的枪用瞄准镜的基础上，能实现很高变倍比这一优点显得尤其突出，这正是本发明最大的贡献所在。本领域普通技术人员将很容易知道它的优点和修正。因此，本发明的范围不限于在此所展示并描述的具体细节和具有代表性的装置，也不限于实施例中所例举的这些规格和参数。在不脱离本发明由所附的权利要求及其等价物所限定的实质和范围的前提下，可以做各种改型，都在本发明所涵盖的范围内。[0063]特别申明1.无论是实施例1还是实施例2，作为场镜的第一透镜组G1在本发明中都不是必须含有的。2.在本发明中，承担变倍功能的第二透镜组G2和第三透镜组G3，其各自由哪些光学元件构成也并不仅限于这两个实施例所例举的构成型式。3.本发明最重要的特征在于，承担变倍任务的是第二透镜组G2和第三透镜组G3，其中较靠近物侧的第二透镜组G2具有正光焦度，靠近像侧的第三透镜组G3具有负光焦度，变倍是通过沿光轴移动G2和G3两个透镜组来实现的。因此所有具备这种主要特征的枪用瞄准镜变倍转像系统，都在本发明所涵盖的范围内。权利要求一种枪用瞄准镜的变倍转像系统，通过移动透镜式转像系统中的两个透镜组，可以实现6×-10×甚至更高的变倍比。2.如权利要求1所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，该枪用瞄准镜变倍转像系统从物侧开始依序包括具有正折射率本领的第一透镜组，具有正折射率本领的第二透镜组，具有负折射率本领的第三透镜组。3.如权利要求2所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，连续变倍是通过沿光轴移动转像系统靠近物侧的第二透镜组和转像系统最靠近像侧的第三透镜组来实现的。4.如权利要求2所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，优选地满足下面的条件表达式f2/f3|4(1)其中，f2表示枪用瞄准镜变倍转像系统中第二透镜组的焦距，f3表示第三透镜组的焦距。5.如权利要求2所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，转像系统靠近物侧的第二透镜组的导向曲线槽是经过特殊设计的非线性曲线，转像系统最靠近像侧的第三透镜组的导向曲线槽也是经过特殊设计的非线性曲线，以保证连续变倍过程中变倍手轮可以平滑转动。6.如权利要求2所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，转像系统最靠近物侧的第一透镜组在变倍过程中是固定不动的。7.如权利要求1所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其主要特征在于移动的透镜组部分从物侧开始依序包括具有正折射率本领的第二透镜组，具有负折射率本领的第三透镜组。连续变倍是通过沿光轴移动第二透镜组和第三透镜组来实现的。因此所有具备这种主要特征的枪用瞄准镜变倍转像系统，都在本发明所涵盖的范围内。8.如权利要求1所述的枪用瞄准镜变倍转像系统，其中，最靠近物侧的第一透镜组的功能与变倍无关，因此，无论枪用瞄准镜变倍转像系统是否包含此透镜组，都在本发明权利要求所声明的范围内。专利摘要本发明的目的是提供具有6×-10×或更高变倍比、且具有紧凑性和高光学性能的枪用瞄准镜中的透镜式变倍转像系统。根据本发明所描述光学系统的固有特性，可以保证在拥有更大变倍比、更优光学性能的情况下，整个变倍转像系统的共轭距离不大于常规二正组移动变倍方式在实现4×以下变倍比时的共轭距离，这样就非常有利于降低产品的重量和体积，提高便携性。文档编号F41G1/387GKCN101713621SQ200910059423公开日2010年5月26日申请日期2009年5月26日发明者封雷申请人:封雷导出引文BiBTeX,EndNote,RefMan