CN216696847U - 一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其放大倍率为10×，有效焦距为25mm，出瞳直径为φ5mm，出瞳距离为46mm，圆形视场为33.4°，光学总长为30.7mm。由物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和微型显示器保护窗；其中，第一透镜为一片双凸的正透镜，其前表面为球面、后表面为偶次非球面；第二透镜为一片弯向像面的正透镜，其前表面为偶次非球面、后表面为球面；第三透镜为一片弯向像面的负透镜，其前表面为偶次非球面、后表面为球面。本实用新型光学形式简单，只需三个透镜即可满足要求。较少的透镜数量，可极大的减少目镜组的复杂程度，使枪械瞄具体积小、重量轻。
Description
技术领域
本实用新型属于光学设计技术领域，具体涉及一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统。
背景技术
对于军用和外贸枪械瞄具，特别是适用于中型枪械或者重型枪械的枪械瞄具，其射击时冲击力大，考虑射手戴防毒面具或者眼镜的情况，需要目镜光学系统具有更长的出瞳距离来保护射手的安全。
现有枪械瞄具的目镜光学系统，有的出瞳距离比较长，但是放大倍率不足10×；有的放大倍率接近10×，出瞳距离也比较长，但是结构比较复杂，需要4～5个以上的镜片。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统。
为实现上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：
一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其有效焦距为25mm，出瞳直径为φ5mm，出瞳距离为46mm，圆形视场为33.4°，最大畸变为-3.7％，工作波段为0.47μm～0.54μm(中心波长)～0.62μm，光学总长为30.7mm。
所述目镜光学系统放大倍率为10×。
所述目镜光学系统从物方到像方，同光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和微型显示器保护窗。
所述目镜光学系统第一透镜为一片双凸的正透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZK7，其前表面为球面、后表面为偶次非球面。
所述目镜光学系统第二透镜为一片弯向像面的正透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZK10L，其前表面为偶次非球面、后表面为球面。
所述目镜光学系统第三透镜为一片弯向像面的负透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZF62，其前表面为偶次非球面、后表面为球面。
所述微型显示器保护窗为一块平板玻璃，其前表面和的后表面半径为无穷大。
所述目镜光学系统第一透镜的前表面需要镀制增透膜加二氧化硅保护膜，起到保护作用；其余的表面(第一透镜的后表面、第二透镜和第三透镜的前的后表面)均镀制增透膜。
上述的前表面定义为光入射面、的后表面定义为光出射面。
所述透镜采用的偶次非球面满足以下表达式：
其中z表示偶次非球面沿光轴方向在高度为r时的位置距离非球面顶点的矢高，c表示表面顶点的曲率，k表示圆锥系数，α4、α6、α8、α10表示高次非球面系数。
本实用新型的有益效果
本实用新型的枪械瞄具用的目镜光学系统，出瞳距离长、出瞳直径大、放大倍率大、并且光学形式简单，只需三个透镜即可满足设计要求。较少的透镜数量，可极大的减少目镜组的复杂程度，使枪械瞄具体积小、重量轻。具体来看，本实用新型具有以下优点：
(1)此目镜光学系统具有10×放大倍率；
(2)此目镜光学系统具有46mm的出瞳距离；
(3)此目镜光学系统具有φ5mm的出瞳距离；
(4)此目镜光学系统具有三个透镜，结构简单；
(5)此目镜光学系统所观察的图像具有很小的变形。
附图说明
图1：本实用新型目镜光学系统光学布局形式图。
图2：目镜光学系统的MTF曲线。
图3：目镜光学系统的畸变曲线。
图4：目镜光学系统的畸变网格图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，一种10×、三片式、长出瞳距离、大出瞳直径的目镜光学系统有效焦距为25mm，出瞳直径为φ5mm，出瞳距离为46mm，圆形视场为33.4°，最大畸变为-3.7％，工作波段为0.47μm～0.54μm(中心波长)～0.62μm，光学总长为30.7mm。
所述目镜光学系统放大倍率为10×。
所述目镜光学系统的光阑在出瞳直径处。
所述目镜光学系统从物方到像方，同光轴依次设置有第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3，微型显示器保护窗4位于第三透镜3的后方。
所述目镜光学系统第一透镜1为一片双凸的正透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZK7，其前表面S101为球面、后表面S102为偶次非球面。
所述目镜光学系统第二透镜2为一片弯向像面的正透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZK10L，其前表面S201为偶次非球面、后表面S202为球面。
所述目镜光学系统第三透镜3为一片弯向像面的负透镜，所选材料为成都光明环保材料H-ZF62，其前表面S301为偶次非球面、后表面S302为球面。
所述微型显示器保护窗4为一块平板玻璃，其前表面S401和的后表面S402半径为无穷大。
所述目镜光学系统第一透镜1的前表面S101需要镀制增透膜加二氧化硅保护膜，起到保护作用；其余表面S102、S201、S202、S301、S302均镀制增透膜。
表1为本实用新型目镜光学系统的光学结构参数。
表1目镜光学系统的光学结构参数表
| 表面 | 曲率半径 | 厚度 | 材料 | 有效半口径 |
| Infinity | 46 | 2.5 | ||
| S101 | 94.298453 | 6.377903 | H-ZK7 | 13.4 |
| S102 | -25.855962 | 0.3 | 13.6 | |
| S201 | 15.483252 | 7.835009 | H-ZK10L | 12.8 |
| S202 | 272.691650 | 0.241561 | 11.9 | |
| S301 | 70.335517 | 5 | H-ZF62 | 11.2 |
| S302 | 11.109418 | 9.920384 | 7.8 | |
| S401 | Infinity | 1 | H-K9L | 7.5 |
| S402 | Infinity | 0.018623 | 7.5 | |
| 像面 | Infinity | 0 | 7.5 |
S102、S201、S301表面涉及到的偶次非球面面型满足以下表达式。
其中z表示偶次非球面沿光轴方向在高度为r时的位置距离非球面顶点的矢高，c表示表面顶点的曲率，k表示圆锥系数，α4、α6、α8、α10表示高次非球面系数。
表2为表面S102、S201、S301的偶次非球面参数。
表2表面S102、S201、S301的偶次非球面参数表
| 表面 | k | α<sub>4</sub> | α<sub>6</sub> | α<sub>8</sub> | α<sub>10</sub> |
| S102 | 0 | 8.190380E-06 | 2.291152E-08 | 3.083783E-11 | -6.542907E-14 |
| S201 | 0 | -7.817855E-06 | -5.985044E-08 | 2.635962E-10 | -3.200938E-12 |
| S301 | 0 | -4.797111E-06 | 5.152694E-08 | 8.767573E-10 | -4.260313E-12 |
图2～图4示出了本实用新型的目镜光学系统对应的光学传递函数(中心频率34lp/mm)、畸变曲线及畸变网格图。从图中可以判断出目镜光学系统与视场、孔径有关的轴向球差、垂轴球差、轴向色差、垂轴色差、慧差、场曲、畸变七种像差及对应的高级像差得到很好的校正，成像清晰无明显变形。
本实用新型的目镜光学系统有效焦距为25mm，对应放大倍率为10×，可以提高射手分辨目标细节的能力；其出瞳直径为φ5mm，可使射手舒适观察；其出瞳距离为46mm，不仅能使射手戴防毒面具或者眼镜观察，而且能防护射手被枪械射击时产生的冲击力所伤害；其最大畸变为-3.7％，所成观察的图像具有很小的变形，观察更逼真舒适。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳的实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，从物方到像方，同光轴依次设置有第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜为一片双凸的正透镜，其前表面为球面，其后表面为偶次非球面；所述第二透镜为一片弯向像面的正透镜，其前表面为偶次非球面，其后表面为球面；所述第三透镜为一片弯向像面的负透镜，其前表面为偶次非球面，其后表面为球面。
2.根据权利要求1所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述偶次非球面满足以下表达式：
其中：z表示偶次非球面沿光轴方向在高度为r时的位置距离非球面顶点的矢高，c表示表面顶点的曲率，k表示圆锥系数，α4、α6、α8、α10表示高次非球面系数。
3.根据权利要求1所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的前表面及后表面均镀制有增透膜。
4.根据权利要求3所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的前表面在增透膜的基础上还镀制有二氧化硅保护膜。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的有效焦距为25mm、出瞳直径为φ5mm、出瞳距离为46mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的圆形视场为33.4°、最大畸变为-3.7％。
7.根据权利要求1-4任一项所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的工作波段为0.47μm～0.62μm，其中心波长为0.54μm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的放大倍率为10×。
9.根据权利要求1-4任一项所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，还包括位于像方的平板玻璃型微型显示器保护窗。
10.根据权利要求9所述的具有长出瞳距离和大出瞳直径的目镜光学系统，其特征在于，所述目镜光学系统的光学总长为30.7mm。
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- 2022-01-12 CN CN202220071935.9U patent/CN216696847U/zh active Active
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