CN106896492A - 两片式微光夜视目镜光学系统 - Google Patents

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周继德
洪乙又
王子薇
杨洪宝
王绪丰
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Abstract

一种两片式微光夜视目镜光学系统，属于光学仪器技术领域。该目镜光学系统总共由两片共轴光学透镜、光阑和像面组成，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、第二透镜和像面，所述的第一透镜、第二透镜都为正透镜，所述的像面为具有弯曲特性的像面。本发明采用镀膜技术来消除目镜的色差，使用双面非球面技术来提高目镜的成像性能；不仅减轻了目镜的重量和尺寸，还能提高目镜的成像性能，特别适用于头盔式双目微光夜视镜和四筒微光夜视镜。

Description

两片式微光夜视目镜光学系统
技术领域
本发明涉及一种光学技术，尤其是一种夜视光学系统，具体地说是一种重量轻、成像好的两片式微光夜视目镜光学系统。
背景技术
在夜视技术中，微光夜视具有隐蔽性好，成像分辨率高等优点。微光夜视技术可用于人眼直接观察目标，能有效提高使用者对夜视目标发现的能力。微光夜视技术的实现形式主要有单目夜视镜、双目夜视镜、四筒夜视镜等。通常在使用中，可将夜视镜安装在头盔上，采用头盔佩戴的方式，以解放使用者的双手进行其它操作。由于夜视镜佩戴在头部，头盔本身的重量较重，如果夜视镜重量或尺寸过大，佩戴者长期佩戴会产生疲劳、对其头部、颈部造成一定的伤害。为改善人机功效，微光夜视镜需要尽可能的做到小型化和轻量化，同时，还应保证微光夜视镜的成像性能良好。目前市场上的大部分微光夜视目镜镜片数量较多、总长较长、重量较重，难以同时兼顾性能指标和人机功效的双重需求。
与本发明最为接近的已有技术是专利CN.201210538935.6，该目镜为了校正色差，目镜光学系统共有3组4片透镜，从而导致目镜的重量和尺寸过大。
为了使设计的微光夜视镜目镜能够同时克服上述缺点，特设计一种两片式微光夜视目镜，使其同时兼顾性能指标和人机功效。
发明内容
本发明的目的是针对现有微光夜视镜重量、尺寸大，配戴不便的问题，设计一种能兼顾性能指标和人机功效两片式微光夜视目镜光学系统。
本发明的技术方案是：
一种两片式微光夜视目镜光学系统，其特征是它由两片共轴光学透镜、一个光阑和一个像面组成，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、第二透镜和像面，所述的第一透镜、第二透镜都为正透镜，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和第二面、第二透镜第一面和第二面均为非球面。
所述像面的曲率半径为40mm 的凹面。
本发明具体实现方法如下：
1. 根据荧光屏68%发光光谱段，选择合适波段，，采用镀膜技术，在目镜的第一透镜第一面镀上窄带滤光膜，将其它杂光消除，达到目镜消色差的目的；
2. 为了使目镜能够在出瞳直径14mm、出瞳距离25mm下成像清晰，第一透镜第一面和第二面、第二透镜第一面和第二面均为非球面设计；
3. 以两个透镜面型、曲率半径、相互间距和材料特性作为约束条件，最终优化设计成重量轻、结构简单、尺寸更小的目镜。
本发明的有益效果是：
本发明对比已有技术具有以下显著优点：本发明采用镀膜技术来消除目镜的色差，使用双面非球面技术来提高目镜的成像性能。既能减轻目镜的重量和尺寸，又能提高目镜的成像性能，特别适合于头盔式双目夜视镜和四筒夜视镜。
附图说明
图1 是本发明采用窄带滤光膜图。
图2 是本发明的两片式微光夜视目镜光学系统构成图。
图3 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
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1-3 所示。
一种两片式微光夜视目镜系统，如图2所示，它包括光阑1、第一透镜2、第二透镜3、和像面4，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和像面4 沿光轴方向共轴依次排列，第一透镜2、第二透镜3都为正透镜，像面4 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第一面镀有截止膜，第一透镜2 的第一面和第二面、第二透镜3的第一面和第二面都为高阶非球面。
本实施例中两片式微光夜视目镜光学系统如图2 所示，其具体的结构不再重述。
根据P43荧光屏的68%发光光谱段，在第一透镜2第一面上镀537nm-557nm的窄带滤光膜，如图1所示。
下面针对上述目镜光学系统给出其光学器件光学参数和镀膜曲线，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 30.189295 5.17365 638984.3453
3 非球面 81.54956 8.42278 空气
4 非球面 61.44700 6.38754 755201.2757
5 非球面 321.41700 11.05816 空气
6（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4，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 的第一面和第二面、第二透镜3 的第一面和第二面都为高阶非球面，即对应表1 中对应面序2、3、4和5，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
本发明的两片式微光夜视目镜光学系统通过采用非球面和镀膜技术，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 的出瞳距离，14mm 的出瞳直径，镜筒长小于20mm，总长小于32mm，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3 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。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种两片式微光夜视目镜光学系统，其特征在于：该目镜光学系统总共由两片共轴光学透镜、一个光阑和一个像面组成，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、第二透镜和像面，所述的第一透镜、第二透镜都为正透镜，所述的像面为具有弯曲特性的像面。
2. 根据权利要求1 所述的两片式微光夜视目镜光学系统，其特征在于：第一透镜第一面和第二面、第二透镜第一面和第二面均为非球面。
3. 根据权利要求1 所述的两片式微光夜视目镜光学系统，其特征在于：第一透镜第一面上镀有窄带绿光膜。
4. 根据权利要求1 所述的两片式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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