專利名稱：：一種光學(xué)系統(tǒng)的變焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明用于電視制導(dǎo)導(dǎo)彈飛行攻擊訓(xùn)練彈導(dǎo)引頭的光學(xué)系統(tǒng)，解決飛行攻擊訓(xùn)練彈在不同飛行高度區(qū)間對(duì)目標(biāo)區(qū)域地景信息獲取時(shí)的焦距調(diào)整問題。
背景技術(shù)：
：電視制導(dǎo)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)安裝在導(dǎo)彈的最前方，光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)主要是一臺(tái)CCD攝像機(jī)，以及和攝像機(jī)相關(guān)的光學(xué)鏡頭、變焦機(jī)構(gòu)、光圈變化執(zhí)行機(jī)構(gòu)和寬窄視場(chǎng)切換機(jī)構(gòu)。光學(xué)系統(tǒng)中的變焦機(jī)構(gòu)與導(dǎo)彈在末制導(dǎo)階段的飛行高度區(qū)間15300m相適應(yīng)的，通過寬窄視場(chǎng)切換機(jī)構(gòu)完成固定大小寬窄視場(chǎng)的切換，寬視場(chǎng)用于搜索，窄視場(chǎng)用于跟蹤。因此，這類導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)的焦距調(diào)整和視角調(diào)節(jié)范圍比較小。而飛行攻擊訓(xùn)練彈是掛載在飛機(jī)上的，飛行高度為100m-3000m之間，這就需要與之相對(duì)應(yīng)的焦距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是采用三級(jí)變焦思想，利用移動(dòng)某些光學(xué)組元的相對(duì)位置來達(dá)到連續(xù)改變光學(xué)系統(tǒng)物鏡焦距的方法，實(shí)現(xiàn)電視制導(dǎo)導(dǎo)彈飛行攻擊訓(xùn)練彈導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)焦距的連續(xù)調(diào)節(jié)，滿足實(shí)際掛飛攻擊訓(xùn)練需要。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光學(xué)系統(tǒng)的變焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括前固定組、第一變焦組、第二變焦組、第三變焦組和后固定組，第一變焦組和第三變焦組是正光焦度，第二變焦組是負(fù)光焦度，固定組在整個(gè)變焦過程中不動(dòng)，僅在調(diào)焦時(shí)才移動(dòng)，前后固定組起調(diào)焦作用，三個(gè)變焦組用于變焦，變焦部分的第一變焦組和第三變焦組按同一軌跡運(yùn)動(dòng)，稱為雙組聯(lián)動(dòng)組元，它可以作線性運(yùn)動(dòng)，或者作非線性運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物鏡由短焦距變?yōu)殚L(zhǎng)焦距時(shí)，聯(lián)動(dòng)變焦組元向前作線性運(yùn)動(dòng)，也可以是非線性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，變焦部分中的第二變焦組向后作非線性運(yùn)動(dòng)，通過該變焦組的補(bǔ)償作用，使整個(gè)變焦范圍內(nèi)像面保持穩(wěn)定。前固定組由4片凸透鏡及1片凹透鏡組成；第一變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和1片凸透鏡組成；第二變焦組由1片非球面透鏡，1片凸透鏡和1片非球面透鏡組成；第三變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和一組光闌組成；后固定組由3片非球面透鏡和1片球面透鏡組成。本發(fā)明能在一定范圍內(nèi)迅速改變焦距，得到不同比例的像，而且在連續(xù)變焦過程中，隨著物像之間的倍率的連續(xù)變化，像面上景物的大小可連續(xù)改變。圖1是物像交換示意圖；圖2是加前、后固定組后的物像交換示意圖；圖3是帶機(jī)械補(bǔ)償?shù)淖兘咕辔镧R變倍組移動(dòng)原理示意圖；圖4是本發(fā)明的變焦機(jī)構(gòu)組成示意圖；圖5是本發(fā)明的變倍組移動(dòng)示意圖。具體實(shí)施例方式參照?qǐng)Dl，透鏡在相隔一定距離的兩個(gè)平面A和A'之間，有兩個(gè)位置可使該平面互為物象關(guān)系，其放大倍率分別為13和1/P，即當(dāng)一個(gè)位置成縮小像時(shí)，另一位置成放大像，而當(dāng)物鏡自位置1移到位置2時(shí)，放大率就在13和1/P之間連續(xù)變化，所以，該透鏡稱為變倍組或變焦組，用L2表示。參照?qǐng)D2，在位置1之前加一前固定組Lp使被攝目標(biāo)成像于變倍組的物平面上，A'i作為變倍組的虛物被變倍組成一虛像于A'2。再在變倍組位置2之后加一后固定組!^，它使虛像A'2最后成為實(shí)像A'3，LpL3為凸透鏡，！^為凹透鏡，這樣就組成了一個(gè)變焦距物鏡。上面所畫是最短焦距情況，下面所畫是最長(zhǎng)焦距情況。當(dāng)孔徑光闌至于后固定組前面位置時(shí)，在變焦過程中能夠保持相對(duì)孔徑不變，左邊的虛曲線和右邊的實(shí)曲線就是經(jīng)變倍組后和經(jīng)后固定組后的像面位置變化曲線。像面位置是變化的，這是不允許的，必須采取措施來補(bǔ)償像面位置的變化。參照?qǐng)D3，補(bǔ)償?shù)淖兘咕辔镧R除了包含有作線性移動(dòng)的變倍組以外，還需有作非線性移動(dòng)的補(bǔ)償組，是前固定組，L2是變倍組，L3是補(bǔ)償組，L4是后固定組，L4為凸透鏡，L2和1^組成了物鏡的變焦部分。當(dāng)變倍組由左向右作線性移動(dòng)時(shí)，焦距由短變長(zhǎng)，同時(shí)像面發(fā)生位移。用補(bǔ)償組L3作相應(yīng)的非線性移動(dòng)，使位移了的像面經(jīng)補(bǔ)償組后重新成在固定的位置上，總的焦距變化是由變倍組和補(bǔ)償組同時(shí)移動(dòng)的結(jié)果，變倍組和補(bǔ)償組的移動(dòng)要匹配，即兩者的位置要一一對(duì)應(yīng)。參照?qǐng)D4，本發(fā)明包括前固定組1、第一變焦組2、第二變焦組3、第三變焦組4和后固定組5，前固定組由4片凸透鏡及1片凹透鏡組成；第一變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和1片凸透鏡組成；第二變焦組由1片非球面透鏡，1片凸透鏡和1片非球面透鏡組成；第三變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和一組光闌組成；后固定組由3片非球面透鏡和1片球面透鏡組成。dl=13.85mm;d2=25.81mm，d3=11.29mm;d4為8mm-27mm，d5為lmm-54mm;d6=27.39mm;d7為3mm-56mm;d8為0.5mm-20mm;d9=13.8mm;d1023mm。第一變焦組和第三變焦組是正光焦度，第二變焦組是負(fù)光焦度，固定組在整個(gè)變焦過程中不動(dòng)，僅在調(diào)焦時(shí)才移動(dòng)，前后固定組起調(diào)焦作用，三個(gè)變焦組用于變焦，變焦部分的第一變焦組和第三變焦組按同一軌跡運(yùn)動(dòng)，稱為雙組聯(lián)動(dòng)組元，它可以作線性運(yùn)動(dòng)，或者作非線性運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物鏡由短焦距變?yōu)殚L(zhǎng)焦距時(shí)，聯(lián)動(dòng)變焦組元向前作線性運(yùn)動(dòng)，也可以是非線性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，變焦部分中的第二變焦組向后作非線性運(yùn)動(dòng)，通過該變焦組的補(bǔ)償作用，使整個(gè)變焦范圍內(nèi)像面保持穩(wěn)定。參照?qǐng)D5，結(jié)合表1，合成焦距、變倍比的公式已知，給出已知條件，由初態(tài)計(jì)算方程和變倍(焦)運(yùn)動(dòng)方程即可以求解運(yùn)動(dòng)組元，因此得出變倍比變化率、前固定組焦距和后固定組焦距。表1光學(xué)設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)求解方法4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種光學(xué)系統(tǒng)的變焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括前固定組、第一變焦組、第二變焦組、第三變焦組和后固定組，第一變焦組和第三變焦組是正光焦度，第二變焦組是負(fù)光焦度，固定組在整個(gè)變焦過程中不動(dòng)，僅在調(diào)焦時(shí)才移動(dòng)，前后固定組起調(diào)焦作用，三個(gè)變焦組用于變焦，變焦部分的第一變焦組和第三變焦組按同一軌跡運(yùn)動(dòng)，稱為雙組聯(lián)動(dòng)組元，它作線性運(yùn)動(dòng)或者非線性運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物鏡由短焦距變?yōu)殚L(zhǎng)焦距時(shí)，聯(lián)動(dòng)變焦組元向前作線性運(yùn)動(dòng)，或者非線性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，變焦部分中的第二變焦組向后作非線性運(yùn)動(dòng)，通過該變焦組的補(bǔ)償作用，使整個(gè)變焦范圍內(nèi)像面保持穩(wěn)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)系統(tǒng)的變焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于前固定組由4片凸透鏡及1片凹透鏡組成；第一變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和1片凸透鏡組成；第二變焦組由1片非球面透鏡，1片凸透鏡和1片非球面透鏡組成；第三變焦組由2片球面透鏡，1片非球面透鏡和一組光闌組成；后固定組由3片非球面透鏡和1片球面透鏡組成。全文摘要一種光學(xué)系統(tǒng)的變焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括前固定組、第一變焦組、第二變焦組、第三變焦組和后固定組，第一變焦組和第三變焦組是正光焦度，第二變焦組是負(fù)光焦度，固定組在整個(gè)變焦過程中不動(dòng)，前后固定組起調(diào)焦作用，三個(gè)變焦組用于變焦，變焦部分的第一變焦組和第三變焦組按同一軌跡運(yùn)動(dòng)，稱為雙組聯(lián)動(dòng)組元，當(dāng)物鏡由短焦距變?yōu)殚L(zhǎng)焦距時(shí)，聯(lián)動(dòng)變焦組元向前作線性運(yùn)動(dòng)，也可以是非線性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，變焦部分中的第二變焦組向后作非線性運(yùn)動(dòng)，通過該變焦組的補(bǔ)償作用，使整個(gè)變焦范圍內(nèi)像面保持穩(wěn)定。本發(fā)明能在一定范圍內(nèi)迅速改變焦距，得到不同比例的像，而且在連續(xù)變焦過程中，隨著物像之間的倍率的連續(xù)變化，像面上景物的大小可連續(xù)改變。文檔編號(hào)G02B15/16GK101782679SQ20091006644公開日2010年7月21日申請(qǐng)日期2009年1月16日優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日發(fā)明者劉澤乾,范惠林,陳丹強(qiáng)申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍航空大學(xué)