CN114114668A - 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统 - Google Patents

适配大靶面的大出瞳直径目镜系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114114668A
CN114114668A CN202111457955.6A CN202111457955A CN114114668A CN 114114668 A CN114114668 A CN 114114668A CN 202111457955 A CN202111457955 A CN 202111457955A CN 114114668 A CN114114668 A CN 114114668A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
cemented
exit pupil
target surface
pupil diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111457955.6A
Other languages
English (en)
Inventor
宋程
梁娟
熊涛
李勇
朱广亮
柴炎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Jiuzhiyang Infrared System Co Ltd
Original Assignee
Hubei Jiuzhiyang Infrared System Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Jiuzhiyang Infrared System Co Ltd filed Critical Hubei Jiuzhiyang Infrared System Co Ltd
Priority to CN202111457955.6A priority Critical patent/CN114114668A/zh
Publication of CN114114668A publication Critical patent/CN114114668A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/001—Eyepieces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/025—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using glue

Abstract

本发明提供了一种适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，该目镜系统从物方到像方依次包括第一胶合镜组、第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜和第二胶合镜组；其中：第一胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜，第一单透镜为双凹负透镜，第二单透镜为双凸正透镜、第三单透镜为双凸正透镜，第二胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜。本发明的目镜系统具有出瞳直径大、透镜数量少、体积小、重量轻和分辨率高等特点，且具有良好的成像质量。

Description

适配大靶面的大出瞳直径目镜系统
技术领域
本发明属于可见光光学系统技术领域，具体涉及一种适配大靶面的大出瞳直径目镜系统。
背景技术
目镜作为目视光学仪器的基本且重要的组成之一，其作用是把前方物镜所成的像再次放大，以满足人眼对目标识别的要求，一般来说目镜的成像在无穷远处，或在眼睛的明视距离上，因此研究目镜与人眼的特性具有重要意义。考虑不同角度光线在不同环境下人眼中被接收，目镜系统设计时，出瞳直径通常设置在5mm左右。出瞳距，即出瞳与目镜最后一片透镜之间的距离一般为10mm～20mm。随着科技创新能力的提高和军用仪器需求量的增多，针对目镜系统提出的要求呈现严格化的趋势。
而目前国内外大部分研究集中在对于长出瞳距目镜或者视场放大率目镜系统上，较少研究大出瞳直径目镜系统。
一般目镜的轴外像差都比较大，在轴外像差校正问题上存在一定的困难。这是因为目镜通常都用比较大的视场，并且光阑在目镜光学系统外部，这种结构造成光线在镜片上的投射高度比较大，从而使轴外产生很大的像差。想要很好的平衡这些像差，通常会导致目镜的光学结构较复杂。传统球面折射透镜都有一定的厚度和重量，而非球面光学元件通常能够以折射透镜为基底，增加系统优化设计参数的自由度，同时实现对像差有效校正。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，出瞳直径大、体积小、重量轻、分辨率高。
为实现上述目的，本发明提供了一种适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，从物方到像方依次包括第一胶合镜组、第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜和第二胶合镜组；其中：
第一胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜，第一单透镜为双凹负透镜，第二单透镜为双凸正透镜、第三单透镜为双凸正透镜，第二胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜。
接上述技术方案，第一胶合镜组和第二胶合镜组均采用阿贝数差值在20以上的材料。
接上述技术方案，第三单透镜为偶次非球面。
接上述技术方案，第三单透镜为镧冕基底的偶次非球面。
接上述技术方案，透镜材料为HLAF10LA、HZF62、HLAK53B、HZLAF92和HQF6A。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、本发明的目镜系统具有出瞳直径大、透镜数量少、体积小、重量轻和分辨率高等特点，且具有良好的成像质量。
2、胶合透镜材料阿贝数之差大于20，有效降低高级球差、降低入射角偏折度。
3、第三单透镜加入偶次非球面面型，有利于校正系统的高级球差和畸变，减少大靶面图像因畸变导致图像变形风险，能够获得更好成像效果；同时极大的简化了系统，减少了光学系统的透镜数量，提高了系统透过率。
附图说明
图1为本发明的目镜系统的结构示意图；
图2为本发明的目镜系统的光线示意图；
图3为本发明的人眼光差出瞳距示意图；
图4为本发明的目镜系统的20lp/mm时MTF图；
图5为本发明的目镜系统的光学系统弥散斑图；
图6为本发明的目镜系统的场曲与畸变图；
图7为本发明的目镜系统的公差分配曲线图。
图中：1-第一胶合镜组、2-第一单透镜、3-第二单透镜、4-第三单透镜、5-第二胶合镜组。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，共包括2组胶合透镜和3组单透镜。如图1所示，从物方到像方依次包括第一胶合镜组1、第一单透镜2、第二单透镜3、第三单透镜4和第二胶合镜组5。如图2所示，光线入射方向为物方，光线出射方向为像方，物方成像光束依次经过第一胶合镜组1、第一单透镜2、第二单透镜3、第三单透镜4和第二胶合镜组5成像在LCD上。
其中，第一胶合镜组1包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜，第一单透镜2为双凹负透镜，第二单透镜3为双凸正透镜、第三单透镜4为双凸正透镜，第二胶合镜组5包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜。
进一步地，两组胶合透镜需用阿贝数差值在20以上的材料，能够有效降低球差影响，减小入射偏折角度。
进一步地，系统在优化过程中引入偶次非球面，在第三单透镜4加入偶次非球面，该非球面为镧冕基底，校正系统的高级球差和畸变，减少大靶面图像因畸变导致图像变形风险，能够获得更好成像效果；同时，非球面面型的加入减少光学系统的透镜数量，减少光学系统缩短系统长度，减轻系统重量，提高系统透过率。
进一步地，光学透镜材料均取可见光系统常用的材料，如：HLAF10LA、HZF62、HLAK53B、HZLAF92、HQF6A等。
具体地，本实施例的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统的出瞳直径为68mm，出瞳距为27mm的目镜，焦距为75mm，适配2.1英寸LCD靶面；并在设计中创造性在可见光镜头中使用特殊面型，系统成像清晰。
成像时，物方的成像光束依次经过胶合镜组一、单透镜一、单透镜二、单透镜三、胶合镜组二成像在LCD上。同时系统在优化过程中引入偶次非球面，校正系统的高级球差和畸变，能够获得更好成像效果。非球面面型的加入极大的简化系统，减少光学系统的透镜数量，提高系统透过率。胶合镜组一为一片双凸正透镜与一个双凹负透镜，单透镜一为双凹负透镜，单透镜二为一个双凸正透镜，单透镜三为一个双凸的正透镜，胶合镜组二为一个双凸正透镜和一个双凹负透镜。
设计时，根据查询资料显示，人眼瞳孔距：成年男性60mm～73mm(平均为66.5mm)，女性：53mm～68mm(平均为60.5mm)。考虑军用设备观测舒适性，本实施例的目镜按D＝68mm设计出瞳直径，出瞳距L＝27mm，透镜材料全为可见光光学系统常用材料。目镜视放大倍率：3.3×，焦距为75mm，适配目镜靶面为2.1英寸LCD，其分辨率为：1600×1600@24μm，靶面H×V为38.4mm×38.4mm。
如图3所示，根据几何关系可知出瞳距与目镜口径成正比，与出瞳直径成反比，同时考虑系统外形尺寸以等因素，人眼光差出瞳距满足以下公式：
L＝(D目-D)/2×tanɑ
其中，L为出瞳距，D目为目镜直径，ɑ为视场。在本实施例中，目镜视场角为39.8°
由上公示可知，沿光轴方向，出瞳在距离第一片>23mm的位置，适于人眼观察，本专利取出瞳距L＝27mm。
目镜视放大倍率：3.3×。人眼明视距离为250mm，已知视放大倍率为Γ＝3.3×，其焦距满足以下公式：Γ＝250mm/f′。其中，Γ为放大倍率，f’为目镜焦距。
图4为本发明的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统在20LP/mm时MTF图，最大视场处大于0.2。图5为本发明适配大靶面的大出瞳直径目镜系统弥散斑图，07视场弥散斑小于两个像元。图6为本发明适配大靶面的大出瞳直径目镜系统场曲与畸变图，最大视场处畸变小于1％，成像像质好。图7为本发明适配大靶面的大出瞳直径目镜系统公差图，可以看出公差分配后其MTF在0.15以上。
该适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，使用一片镧冕基底非球面，其折射率和阿贝数较大，适用于单透镜首选材料，材料硬度适宜，易于加工，能够极好校正系统高级球差与畸变，减少大靶面图像因畸变导致图像变形的风险，提高成像质量，减少透镜数量，缩短系统总长，减轻系统重量。同时系统公差不敏感，降低工程化风险；光机结构简单、体积小、重量轻，具有良好的应用前景，尤其适用于单兵观测。
综上，本发明适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，采用非球面折射式目镜结构形式。其突出特点是具有大出瞳直径D＝68mm，出瞳距L＝27mm，适配2.1英寸LCD；其次在优化过程中引入镧冕基底偶次非球面，校正系统的高级球差和畸变，提高成像质量，减少成像靶面过大，因畸变容易导致图像变形的风险；本发明具有透镜数量少、体积小、重量轻和分辨率高等特点，具有良好的成像质量。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，其特征在于，从物方到像方依次包括第一胶合镜组、第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜和第二胶合镜组；其中：
第一胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜，第一单透镜为双凹负透镜，第二单透镜为双凸正透镜、第三单透镜为双凸正透镜，第二胶合镜组包括相胶合的双凸正透镜和双凹负透镜。
2.根据权利要求1所述的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，其特征在于，第一胶合镜组和第二胶合镜组均采用阿贝数差值在20以上的材料。
3.根据权利要求1所述的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，其特征在于，第三单透镜为偶次非球面。
4.根据权利要求1所述的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，其特征在于，第三单透镜为镧冕基底的偶次非球面。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的适配大靶面的大出瞳直径目镜系统，其特征在于，透镜材料为HLAF10LA、HZF62、HLAK53B、HZLAF92和HQF6A。
CN202111457955.6A 2021-12-02 2021-12-02 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统 Pending CN114114668A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111457955.6A CN114114668A (zh) 2021-12-02 2021-12-02 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111457955.6A CN114114668A (zh) 2021-12-02 2021-12-02 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114114668A true CN114114668A (zh) 2022-03-01

Family

ID=80365297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111457955.6A Pending CN114114668A (zh) 2021-12-02 2021-12-02 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114114668A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1195130A (ja) * 1997-09-18 1999-04-09 Nikon Corp 接眼レンズ
US20110317285A1 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Kazuyasu Ohashi Image-forming lens, and imaging apparatus and information device using the image-forming lens
CN106405818A (zh) * 2016-07-21 2017-02-15 苏州莱能士光电科技股份有限公司 目视光学系统及头戴式显示装置
CN112630976A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 深圳纳德光学有限公司 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1195130A (ja) * 1997-09-18 1999-04-09 Nikon Corp 接眼レンズ
US20110317285A1 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Kazuyasu Ohashi Image-forming lens, and imaging apparatus and information device using the image-forming lens
CN106405818A (zh) * 2016-07-21 2017-02-15 苏州莱能士光电科技股份有限公司 目视光学系统及头戴式显示装置
CN112630976A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 深圳纳德光学有限公司 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国测绘学会测绘仪器专业委员会: "《测绘仪器装备学术文集2011》", 华中科技大学出版社, pages: 402 - 407 *
陈玉芳: "高分辨率微型星载相机光学系统的设计与应用", 应用光学, vol. 41, no. 2, pages 237 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5559637A (en) Field curvature corrector
CN105629443B (zh) 一种透镜系统和镜头
US5677797A (en) Method for correcting field curvature
CN109828368B (zh) 目镜以及包括该目镜的显示装置
CN107589534B (zh) 一种透镜系统及镜头
JP2014056021A (ja) 接眼レンズ系
US6414798B1 (en) Eyepiece for picture display device
CN105452933B (zh) 目镜系统及图像观察装置
US10281706B2 (en) Observation optical system
JPH0868953A (ja) 接眼レンズ
US11199687B2 (en) Dry objective
JPH05313073A (ja) 内視鏡用接眼レンズ
US7154683B1 (en) Five-element optical device
CN216848333U (zh) 一种非曲面望远光学系统
US6330115B1 (en) Microscope eyepiece with 10× magnification
CN216013817U (zh) 一种目镜具有大出瞳直径的微光夜视仪
CN114114668A (zh) 适配大靶面的大出瞳直径目镜系统
CN115712199A (zh) 一种抗强光干扰及超长眼点距的微光光学系统及其应用
CN210072199U (zh) 一种非制冷型手持红外观测仪的目镜
JP2726261B2 (ja) 接眼レンズ
JPH1195130A (ja) 接眼レンズ
CN108983408B (zh) 适眼距可调目镜系统
US5488512A (en) Color corrected ocular
JP3713377B2 (ja) 接眼レンズ
CN212111951U (zh) 一种定焦镜头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination