CN103048771A - 一种轻小型微光夜视目镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻小型微光夜视目镜光学系统，属于光学系统设计技术领域。该目镜光学系统包括由3组4片共轴光学透镜、光阑和像面，所述目镜从人眼观察侧至目镜像平面侧，沿光轴方向共轴依次排列着光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和像面，所述的第一透镜、第二透镜和第四透镜都为正透镜，所述的第三透镜为负透镜，所述的第二透镜和第三透镜为一双胶合透镜组，该透镜组为负透镜，所述的像面为具有弯曲特性的像面。本发明采用由3组4片共轴光学透镜、光阑和像面构成的紧凑构型目镜光学系统，该系统在经过各透镜曲率半径、相互间距和材料特性的约束优化后能够在保证光学系统性能的同时，缩短其筒长和总长，减轻重量。

Description

一种轻小型微光夜视目镜光学系统
技术领域
本发明涉及一种轻小型微光夜视目镜光学系统，属于光学系统设计技术领域。
背景技术
在目前的夜视系统中，微光夜视镜属于被动探测且画面细腻，适合人眼观察，可有效改善使用者的周围态势感知能力。通常在使用中，常把夜视镜安装在头盔上采用头盔佩戴方式，以解放使用者的双手进行其它操作。由于是佩戴在头上，如果重量或尺寸过大，经常使用会对使用者造成一定的伤害，为改善人机工效，因此要求夜视镜尽可能的做到轻型化和小型化，同时，还应保证光学系统具有好的成像性能。目前所用的目镜大都总长较长、重量较重或牺牲了一定的性能指标，难以同时兼顾性能指标和人机工效的双重需求。
发明内容
本发明的目的是是提供一种轻小型微光夜视目镜光学系统，以解决目前微光夜视目镜光学系统难以同时兼顾性能指标和人机工效的双重需求的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种轻小型微光夜视目镜光学系统，该目镜光学系统包括由3组4片共轴光学透镜、光阑和像面，所述目镜从人眼观察侧至目镜像平面侧，沿光轴方向共轴依次排列着光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和像面，所述的第一透镜、第二透镜和第四透镜都为正透镜，所述的第三透镜为负透镜，所述的第二透镜和第三透镜为一双胶合透镜组，该透镜组为负透镜，所述的像面为具有弯曲特性的像面。
所述的第一透镜第一面、第二透镜第一面和第四透镜第二面为非球面。
所述像面的曲率半径为40mm的凹面。
本发明的有益效果是:本发明采用由3组4片共轴光学透镜、光阑和像面构成的紧凑构型目镜光学系统，，该系统在经过各透镜曲率半径、相互间距和材料特性的约束优化后能够在保证光学系统性能的同时，缩短其筒长和总长，减轻重量。
附图说明
图1是本发明的轻小型微光夜视目镜光学系统构成图；
图2是本发明实施例中的光学系统传函评价曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明的轻小型微光夜视目镜系统包括光阑1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5和像面6，从人眼观察侧至目镜像平面侧，光阑1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5和像面6沿光轴方向共轴依次排列，第一透镜2、第三透镜4和第四透镜5都为正透镜，第二透镜3为负透镜，第二透镜3和第三透镜4通过胶合方式构成双胶合透镜组，该双胶合透镜组为负透镜，像面6为具有弯曲特性的像面，其曲率半径为40mm的凹面，第一透镜2的第一面、第二透镜3的第一面和第四透镜5的第二面都为非球面。
实施例
本实施例中轻小型微光夜视目镜光学系统如图1所示，其具体的结构不再重述，下面针对上述目镜光学系统给出其光学器件光学参数，来说明本发明轻小型微光夜视目镜光学系统的性能。
表1目镜光学系统参数
 面序   面型   曲率半径   厚度间隔   材料特性
 1(光阑)   球面   Infinity   25
 2   非球面   22.31685   4.415748   743972.4485
 3   球面   75.73738   0.1   空气
 4   非球面   17.56697   6.429466   620410.6032
 5   球面   -69.1847   2.776286   755201.2758
 6   球面   12.70574   5.317693   空气
 7   球面   22.23576   6.430476   626447.5914
 8   非球面   -28.1568   8.699994   空气
 9(像面)   球面   -40   0
表中面序是指各光学系统的相关表面，包括各透镜的表面以及光阑1和像面6，第一面序指的是光阑，即是目镜光学系统的设计眼位，所述目镜光学系统中的第一透镜2的第一面、第二透镜3的第一面和第四透镜5的第二面都为非球面，即对应表1中对应面序2、4和8，该光学系统中非球面参数如表2所示。
表2目镜光学系统中非球面参数
Figure BDA00002580594900031
本发明的一种轻小型微光夜视目镜光学系统通过采用非球面，并经过表中各透镜曲率半径、相互间距和材料特性的约束优化，使该光学系统有40°的圆视场，25mm的出瞳距，12mm的出瞳直径，镜筒长小于25mm，总长小于35mm，缩短了微光夜视目镜的筒长和总长，减轻了重量。同时，通过对该微光夜视目镜光学系统的性能进行研究，得到其传函曲线评价图，如图2所示，其横轴是空间频率，单位为线对/mm，纵轴代表传函值，图中不同曲线分别表述了该微光夜视目镜光学系统的轴上视场和轴外视场的光学传函曲线，可以看出，其边缘视场的传函值在40线对/mm处大于0.5，可满足夜视镜目镜的成像需求。本发明的微光夜视目镜光学系统具有较为紧凑的构型，易于实现直视型夜视镜特别是头盔微光夜视镜的轻型化和小型化，且成像性能良好能够满足微光夜视系统。

Claims (3)

1.一种轻小型微光夜视目镜光学系统，其特征在于：该目镜光学系统包括由3组4片共轴光学透镜、光阑和像面，从人眼观察侧至像平面侧，光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和像面沿光轴方向共轴依次排列，所述的第一透镜、第二透镜和第四透镜都为正透镜，所述的第三透镜为负透镜，所述的第二透镜和第三透镜为一双胶合透镜组，该透镜组为负透镜，所述的像面为具有弯曲特性的像面。
2.根据权利要求1所述的轻小型微光夜视目镜光学系统，其特征在于：所述的第一透镜第一面、第二透镜第一面和第四透镜第二面为非球面。
3.根据权利要求2所述的轻小型微光夜视目镜光学系统，其特征在于：所述像面的曲率半径为40mm的凹面。
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