CN114217433A - 一种长出瞳目镜光学系统 - Google Patents

Abstract

一种长出瞳目镜光学系统涉及光学系统技术领域，解决了现有长出瞳目镜光学系统不能在出瞳距离、像差以及体积等方面同时满足军用目镜需求的问题，系统包括沿光轴方向自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、胶合透镜和像方，所述胶合透镜包括沿光轴方向自前向后依次设置的第四透镜与第五透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜均具有正屈光率，第二透镜和第五透镜均具有负屈光率，胶合透镜具有负光焦度。本发明的一种长出瞳目镜光学系统相比传统的目镜光学系统有着体积小、质量轻、光学总长短、性能稳定的优点，出瞳距离和像差均能够满足当前需求。

Description

一种长出瞳目镜光学系统

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，具体涉及一种长出瞳目镜光学系统。

背景技术

随着各国军事武器装备的发展，大量更新传统的武器装备，为实现远距离、昼夜观察、瞄准，大量的昼夜通用型观察、瞄准设备装备在传统的武器上。对于军用瞄准望远系统，为防止目镜后端漏光以及射击时撞击头部，需配备眼罩和护额以保证射手的人身安全；同时为了避免烟雾弹对射手的伤害，还需佩戴护目镜得设备，因此需目镜光学系统有足够的长得出瞳距离。

一般传统军用的目镜光学系统出瞳距离多为20～25mm，随着单兵作战设备逐渐增加，护目镜以及AR眼镜的使用，传统的军用目镜光学系统很难满足使用要求。国内外对长出瞳距目镜的研究较少，林银森提出了等晕代数法用于三组元长出瞳距目镜的初始结构求解及像差设计；闫雪纯等人在实用新型专利中介绍了长出瞳距离及长工作距离目镜的设计；李玉瑶等人在文献中发表长出瞳距军用瞄准镜目镜设计。但是，根据以上方法设计得到的目镜出瞳距离或像差依旧很难满足当前需求。

传统的目镜多数出瞳距离小于22mm，如果配备枪、炮瞄镜上用，由于后坐力原因，出瞳距离小，目镜后端距离观察者缓冲空间小，容易受伤；当前军用对10X长出瞳的目镜光学系统，传统的一些长距离出瞳的传统目镜光学系统，体积大，无法直接用于这种中间经过电子装换的系统。

发明内容

为了解决现有长出瞳目镜光学系统不能在出瞳距离、像差以及体积等方面同时满足军用目镜需求的问题，本发明提供一种长出瞳目镜光学系统。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种长出瞳目镜光学系统，包括沿光轴方向自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、胶合透镜和像方，所述胶合透镜包括沿光轴方向自前向后依次设置的第四透镜与第五透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜均具有正屈光率，第二透镜和第五透镜均具有负屈光率，胶合透镜具有负光焦度。

本发明的有益效果是：

本发明的一种长出瞳目镜光学系统相比传统的目镜光学系统有着体积小、质量轻、光学总长短、性能稳定的优点，出瞳距离和像差均能够满足当前需求。

附图说明

图1为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的结构与光路示意图。

图2为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的MTF曲线图。

图3为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的各视场的星点图。

图4为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的场曲图。

图5为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的畸变图。

图6为本发明的一种长出瞳目镜光学系统的光程差图。

图中：1、入瞳，2、第一透镜，3、第二透镜，4、第三透镜，5、第四透镜，6、第五透镜，7、像方。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

一种长出瞳目镜光学系统，如图1所示，包括沿光轴方向自前向后依次设置的第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、胶合透镜和像方7。胶合透镜包括沿光轴方向自前向后依次设置的第四透镜5与第五透镜6。入瞳1位置为前，像面为后方。第一透镜2、第三透镜4、第四透镜5均具有正屈光率，第二透镜3和第五透镜6均具有负屈光率，第四透镜5和第五透镜6胶合后形成具有负光焦度的胶合透镜。

本发明一种长出瞳目镜光学系统的光学口径小，有效减少目镜体积与质量，使系统具有体积小、质量轻的优点。

第一透镜2至像方7沿光轴方向距离定义为ALT，长出瞳目镜光学系统有效焦距为EFL，一种长出瞳目镜光学系统满足ALT/EFL≤1.4。

第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5和第五透镜6均采用玻璃镜片，通过各个透镜的组合后形成有效焦距25mm，视场角29°，出瞳直径5mm，出瞳距离40mm的高清镜头，光学总长75mm，当空间截止频率为40时，MTF＞0.7，畸变小于3％，成像较好，尤其适用于0.5英寸靶面目镜成像系统，由于各个透镜均采用玻璃镜片，避免塑胶镜片容易受温度影响导致成像质量下降的缺点。

第一透镜2为双凸透镜，第一透镜2的d光折射率不小于1.569，d光阿贝常数不小于71.304，中心厚度为5.22mm，第一透镜2承担主要光焦度，使进入目镜光学系统的光线大幅度向光轴偏折，从而有效减少后面的光学系统的体积，使目镜光学系统具有体积小、质量轻光学设计特点。第二透镜3为弯月镜，第二透镜3的d光折射率不小于1.95906，d光阿贝常数不小于17.4724，中心厚度为3mm，用于减小目镜光学系统的球差。第三透镜4为凸透镜，第三透镜4的d光折射率不小于1.66461，d光阿贝常数不小于54.6108，中心厚度为6.53mm，用于汇聚第二透镜3发散的光线。第四透镜5的d光折射率不小于1.774，d光阿贝常数不小于49.5904，中心厚度为4.95mm；第五透镜6的d光折射率不小于1.532556，d光阿贝常数不小于45.5567，中心厚度为3mm，胶合透镜用于减少目镜光学系统的色差。具体实施参数如表1。

本发明一种长出瞳目镜光学系统的MTF曲线如图2所示，可知全视场范围内，空间截止频率为40lp时，MTF>0.7，能量损失少，对比度高，成像效果好。本发明一种长出瞳目镜光学系统的各视场的星点图如图3所示，可知艾里斑＜40um，图像弥散小，分辨率高，图像清晰。本发明一种长出瞳目镜光学系统的场曲畸变如图4和图5所示，场曲小使得各视场图像清晰点位置与理性像点偏差小，各视场成像在理想像面附近成像清晰，不会出现中间成像与边缘点成像无法同时调清楚的现象；最大视场下畸变<2％，边缘视场变形量下，不会出现明显弯曲现象。本发明一种长出瞳目镜光学系统的光程差如图6所示，光程差＜±1um，波前相位误差小，没有明显的衍射现象，图像更清晰。本发明对各个透镜的光焦度以及各透镜间的间隔的分配，使得本系统相比传统的目镜光学系统有着体积小、质量轻、光学总长短、性能稳定的优点，且出瞳距离和像差均能够满足当前需求。

表1

Claims (7)

1.一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，包括沿光轴方向自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、胶合透镜和像方，所述胶合透镜包括沿光轴方向自前向后依次设置的第四透镜与第五透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜均具有正屈光率，第二透镜和第五透镜均具有负屈光率，胶合透镜具有负光焦度。

2.如权利要求1所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均采用玻璃镜片。

3.如权利要求1所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜为双凸透镜，d光折射率不小于1.569，d光阿贝常数不小于71.304；第二透镜为弯月镜，d光折射率不小于1.95906，d光阿贝常数不小于17.4724；第三透镜为凸透镜，d光折射率不小于1.66461，d光阿贝常数不小于54.6108；第四透镜的d光折射率不小于1.774，d光阿贝常数不小于49.5904；第五透镜的d光折射率不小于1.532556，d光阿贝常数不小于45.5567。

4.如权利要求3所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度为5.22mm，第二透镜的中心厚度为3mm，第四透镜的中心厚度为4.95mm，第五透镜的中心厚度为3mm。

5.如权利要求4所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的朝向物方的表面的曲率半径为49.88，朝向物方的表面的曲率半径为-55.71，焦距为46.2548mm；第二透镜的朝向物方的表面的曲率半径为30.35，朝向物方的表面的曲率半径为17.95，焦距为-45.81mm；第三透镜的朝向物方的表面的曲率半径为19.96，朝向物方的表面的曲率半径为-1715.76，焦距为29.69mm；第四透镜的朝向物方的表面的曲率半径为15.07，焦距为50.32mm；第五透镜的朝向物方的表面的曲率半径为24.58，朝向物方的表面的曲率半径为8.12，焦距为-22.77mm。

6.如权利要求5所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜的间隔为0.39mm，第二透镜和第三透镜的间隔为1.65mm，第三透镜和第四透镜的间隔为0.4mm。

7.如权利要求1所述的一种长出瞳目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统满足ALT/EFL≤1.4，ALT表示沿光轴方向第一透镜与像方的距离，EFL表示目镜光学系统的有效焦距。

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