用于武器装备的目镜光学装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于武器装备的目镜光学装置。


背景技术：

2.众所周知，人眼在没有任何辅助条件下，夜晚的明视距离比白天要短的多。随着科学技术的不断发展，当一种图像增强管用于特殊望远镜中，即微光夜视仪，利用夜间目标反射的低亮度的星辉和微弱的近红外等自然光线，通过图像增强管，将图像增强几十万倍；为了缩小夜视仪体积，其一般先由物镜组先成像到微型光电传感器上，转化成的微型图形再通过具有一定倍率的目镜放大，供人眼直接观察，属于被动的工作方式，因此能更好地隐藏主体，这对从事特殊工作的部门带来的巨大的优势，尤其涉及军事侦察、瞄准、刑侦、缉毒等需要伪装自己的职业。
3.由于大多数情况下，夜视仪都被从事上述职业的人用于手持快速行进和野外等恶劣环境中，为了实现更好的用户体验，就必须要求接眼目镜具有大视场、长出瞳距离、低畸变与偏瞳的特性，同时应具备良好的环境适应性。
4.目前市面上涉及的目镜专利，其畸变特性基本都在2％以上，甚至为5％，这对观察的准确性会带来一定的影响；畸变低于2％，出瞳距离又不够长；有的为了同时满足长出瞳和低畸变的要求，考虑使用非球面，但非球面的价格昂贵，不易加工与检测，精度较低。
5.目镜的偏瞳设计，是考虑到行进过程中的抖动，导致人眼与目镜光轴偏离，若不加考虑，会影响观察的连续性与完整性。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于武器装备的目镜光学装置。
7.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于武器装备的目镜光学装置，所述光学装置包含显示屏、目镜光学系统、人眼，所述目镜的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜组、第二透镜、第三透镜、第四透镜；所述第一透镜组由弯月负透镜a和弯月正透镜a胶合；第二透镜为弯月正透镜b，第三透镜为双凸正透镜c；第四透镜为平凸正透镜d，平面朝向人眼。
8.进一步的，所述目镜具备
±
5视度调节功能，视度计算公式如为：x＝n*f^2/1000，其中n为视度，f为系统焦距；所述显示屏的靶面与弯月负透镜a的空气间隔l1满足l1/n≥10。
9.进一步的，所述显示屏尺寸为0.5英寸，水平尺寸10.08mm，垂直尺寸7.56mm，对角线尺寸12.6mm。
10.进一步的，所述平凸正透镜d与人眼的距离l2满足50≥l2≥45，弯月正透镜a与弯月正透镜b的空气间隔l3、弯月正透镜b与双凸正透镜c的空气间隔l4与双凸正透镜 c与平凸正透镜d的空气间隔l5满足0.5mm≥l2&l3&l4≥0.1mm。
11.进一步的，所述弯月正透镜a与弯月正透镜b的边缘厚度与半口径比值范围为[0.1， 0.2]，双凸正透镜c与平凸正透镜d的边缘厚度比值范围为[0.2，0.3]。
[0012]
进一步的，所述第一透镜组由弯月负透镜a与弯月正透镜a胶合，位于弯月正透镜 b之前，弯月负透镜a折射率n＞1.9，15≤vd≤30，弯月正透镜a折射率1.75≤n≤1.85， 50≤vd≤60。
[0013]
进一步的，所述弯月正透镜b的、双凸正透镜c与平凸正透镜d满足1.80≤n≤ 1.90，35≤vd≤50。
[0014]
进一步的，所述显示屏、第一透镜组、第二透镜、第三透镜、第四透镜构成的光学系统放大倍率11-12倍，视场角大于30
°
，畸变小于0.6％，工作温度-40℃-50℃。
[0015]
进一步的，所述目镜的像散公差x
t
's＜1，目镜的平均场曲公差
[0016]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：低畸变，畸变小于0.6％，使观察到的物体准确与真实；长出瞳距，出瞳距[45，50]mm，重量轻于45g，视场角大于30
°
，具有
±
2mm的偏瞳特性，使用全玻璃材料，适用于手持快速行进和野外等恶劣环境中。
[0017]
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
[0018]
图1为该镜头的光学系统示意图。
[0019]
图2为该镜头的光学系统的传递函数曲线；
[0020]
图3为该镜头的光学系统偏瞳+2mm的传递函数曲线。
[0021]
图4为该镜头的光学系统偏瞳-2mm的传递函数曲线。
[0022]
图5为该镜头的光学系统畸变曲线。
[0023]
图6为该镜头的光学系统场曲曲线。
[0024]
图中：1-显示屏；2-弯月负透镜a；3-弯月正透镜a；4-弯月正透镜b；5-双凸正透镜c；6-平凸正透镜d；7-人眼。
具体实施方式
[0025]
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0026]
如图1-6所示，一种用于武器装备的目镜光学装置，所述目镜的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的显示屏1、第一透镜组、第二透镜、第三透镜、第四透镜；所述第一透镜组由弯月负透镜a1和弯月正透镜a2胶合；第二透镜为弯月正透镜b，第三透镜为双凸正透镜c；第四透镜为平凸正透镜d，平面朝向人眼7；所述平凸正透镜d与人眼的距离l2满足50≥l2≥45，弯月正透镜a与弯月正透镜b的空气间隔l3、弯月正透镜b与双凸正透镜c的空气间隔l4与双凸正透镜c与平凸正透镜d的空气间隔l5满足0.5mm≥ l2&l3&l4≥0.1mm，&的意思为与，0.5mm≥l2&l3&l4≥0.1mm具体指l2、l3、l4 均不大于0.5mm不小于0.1mm，优选的，所述显示屏的靶面与弯月负透镜a的空气间隔为 9.05mm，平凸正透镜d距离人眼46.04mm，弯月正透镜a与弯月正透镜b的空气间隔为 0.1mm，弯月正透镜b与双凸正透镜c的空气间隔为0.1mm，双凸正透镜c与平凸正透镜 d的空气间隔为0.1mm。
[0027]
进一步的，所述目镜具备
±
5视度调节功能，视度计算公式如为：x＝n*f^2/1000，其中n为视度，f为系统焦距；所述显示屏的靶面与弯月负透镜a的空气间隔l1满足l1/n≥ 10。
[0028]
在本实施例中，所述显示屏尺寸为0.5英寸，水平尺寸10.08mm，垂直尺寸7.56 mm，对角线尺寸12.6mm。所述弯月正透镜a与弯月正透镜b的边缘厚度与半口径比值范围为[0.1，0.2]，双凸正透镜c与平凸正透镜d的边缘厚度比值范围为[0.2，0.3]。所述第一透镜组由弯月负透镜a与弯月正透镜a胶合，位于弯月正透镜b之前，弯月负透镜a折射率n＞1.9，15≤vd≤30，弯月正透镜a折射率1.75≤n≤1.85，50≤vd≤60。
[0029]
所述弯月正透镜b的、双凸正透镜c与平凸正透镜d满足1.80≤n≤1.90，35≤vd ≤50。
[0030]
在本实施例中，所述显示屏、第一透镜组、第二透镜、第三透镜、第四透镜构成的光学系统放大倍率11-12倍，视场角大于30
°
，畸变小于0.6％，工作温度-40℃-50℃。
[0031]
在本实施例中，所述显示屏尺寸为0.5英寸，水平尺寸10.08mm，垂直尺寸7.56 mm，对角线尺寸12.6mm。
[0032]
在本实施例中，所述弯月负透镜a的厚度为1.67mm，弯月正透镜a的厚度为6.01 mm，弯月正透镜b的厚度为4.21mm，双凸正透镜c的厚度4.82mm，平凸正透镜d的厚度为5.14mm。
[0033]
在本实施例中，所述弯月负透镜a的折射率为2.10，弯月正透镜a的折射率为 1.70，弯月正透镜b的折射率为1.80，双凸正透镜c的折射率为1.88，平凸正透镜d的折射率为1.80。
[0034]
在本实施例中，所述弯月负透镜a和弯月正透镜a由不同材料组成，用于矫正目镜的色差，使目镜没有明显的色边。
[0035]
本目镜光学系统的各镜片光学参数如下表：面序号曲率半径/mm厚度/mm折射率n1infinity5.141.802-60.870.11.00351.664.821.884-228.290.11.00528.144.211.80663.260.11.00715.186.01.708120.801.672.10910.339.051.0010infinity
‑ꢀ
[0036]
在本实施例中，所述目镜具备
±
5视度调节功能，视度调节功能通过镜筒的机械结构中的调节环通过销钉带动凸轮机构前后移动，以供不同视力的人使用，该结构属于镜头领域所公知的现有技术，视度计算公式如为：x＝n*f^2/1000，其中n为视度，f为系统焦距，由此计算出本目镜一个视度约为0.5mm。-5sd-4sd-3sd-2sd-1sd1sd2sd3sd4sd5sd-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.51.01.52.02.5
[0037]
在本发明实施例中，所述显示屏的靶面与弯月负透镜a的空气间隔l1满足 l1/n＝18，使得满足一定后焦，防止视度调节过程中与显示屏发生干涉。
[0038]
在本实施例中，所述目镜的像散公差x
t
's＜1，目镜的平均场曲公差
[0039]
本目镜光学系统结构紧凑，畸变小于0.6％，系统光学总长小于23mm，视场角大于 30
°
，出瞳距离46.04mm，出瞳直径6mm，在此基础上，额外具有
±
2mm的偏瞳特性；全玻璃球面设计，成本较低，公差安排合理，可加工性好；耐冲击性强，且重量较轻，光学重量轻于45g；环境适应性强，表现在耐高温与低温，同时具备防沙、防尘与防霉变等特性，保障在恶劣环境下的使用。
[0040]
本目镜的平凸正透镜d平面表面镀制三防膜层，使之能适应各种恶劣的环境。
[0041]
本目镜的设计采用多重结构模拟由于振动环境导致人眼偏离目镜光轴
±
2mm的情况，结果如附图2、3、4所示，可见，偏瞳
±
2mm比不偏的情况传递函数有所下降，但由于人眼具有很强的适应性，所以并不影响观察。如附图6所示，本目镜的场曲与像散值均小于0.5，皆在一个视度以内，足以说明本系统的像差得到很好的校正。
[0042]
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。