一种紧凑型宽视场白光瞄准镜光学系统的制作方法

1.本发明属于光学仪器技术领域，具体涉及一种紧凑型宽视场白光瞄准镜光学系统，能够提高人机功效，有效降低系统重量，有利于提升射击精度，应用于射击器械上的瞄准、观察、射击等。


背景技术：

2.现有的白光瞄准镜大部分结构尺寸较长，重量相对偏重，结构相对复杂，无法同时满足宽视场、轻量化、系统紧凑和耐盐雾环境的要求，致使某些轻型武器平台适配性欠佳。


技术实现要素：

3.本发明克服现有技术的不足，提供一种紧凑型宽视场白光瞄准镜光学系统，在确保综合像质的前提下，提升系统透过率和防腐性能，减小系统重量和体积，提高人机功效，以利于高品质成像和提升射击精度。
4.本发明所采用的技术方案如下：一种紧凑型宽视场白光瞄准镜光学系统，采用开普勒式望远系统，包括物镜组、转像组、分划板和目镜组；所述物镜组采用2组3片球面透镜，包括物镜第一透镜组和物镜第二透镜组；所述转像组采用3组5片球面透镜，转像组置于物镜组像平面后面，起正像作用，包括转像第一透镜组、转像第二透镜组和转像第三透镜组；所述分划板置于转像组后面，分划板刻线面位于像面上；所述目镜组采用3组5片球面透镜，包括目镜第一透镜组、目镜第二透镜组和目镜第三透镜组；其中物镜第一透镜组的前表面镀制有防盐雾膜，其基底为k9材料，目镜第三透镜组后表面镀制有防盐雾膜，其基底为石英材料。
5.进一步地，所述瞄准镜光学系统的光学参数为：放大倍率不小于5.1倍，视场不小于8.1
°
，入瞳直径不小于φ26mm，出瞳距离不小于36mm，光学总长不大于137mm。
6.进一步地，所述物镜第一透镜组为胶合透镜，曲率半径分别为54.38、-26.06和-133.05，光焦度分别为正和负，中心厚分别为7.6mm和2mm，材料分别为冕牌玻璃和火石玻璃；所述物镜第二透镜组曲率半径分别为26.239和62.74，光焦度为正，中心厚为5mm，材料为镧系冕牌玻璃；所述物镜第一透镜组和物镜第二透镜组之间的间隔为0.4mm。
7.进一步地，所述物镜组焦距为42.1mm，视场不小于8.1
°
．进一步地，所述转像第一透镜组曲率半径分别为-19.31和-12.078，光焦度为正，中心厚为2.8mm，材料为镧系冕牌玻璃；所述转像第二透镜组4为胶合透镜，曲率半径分别为40.05、-7.87和-20.51，光焦度分别为正和负，中心厚分别为4mm和1.2mm，材料分别为镧系冕牌玻璃和火石玻璃；所述转像第三透镜组5为胶合透镜，曲率半径分别为9.1、28.65和7.87，光焦度分别为正和负，中心厚分别为4.6mm和2.7mm，材料均为冕牌玻璃。
8.进一步地，所述转像组放大倍率为-2.36，既将物镜组的像放大2.36倍，又将物镜组所成的倒像正立；转像组中各光学元件之间的间隔分别为0.3mm和0.29mm。
9.进一步地，所述分划板的刻线由2.3米车身高为基线概略测距分划、1.7米人身高
为基线概略测距分划、射距分划、测瞄合一分划及密位分划组成。
10.进一步地，所述目镜第一透镜组曲率半径分别为-21.95和-14.74，光焦度为正，中心厚为4.3mm，材料为镧系冕牌玻璃；所述目镜第二透镜组为胶合透镜，曲率半径分别为-96.38、19.51和-24.6，光焦度分别为负和正，中心厚分别为2mm和9.7mm，材料分别为火石玻璃和冕牌玻璃；所述目镜第三透镜组前表面为球面，曲率半径为23.23，后表面为非球面，非球面参数为：r=-1541.7、k=0、a=1.4899247e-005、b=3.4635233e-009、c=5.3520921e-014、d=-3.287265e-012，光焦度为正，中心厚为6.5mm，材料为石英玻璃。
11.进一步地，所述目镜组焦距为19.5mm，放大率不小于12.8倍，出瞳直径不小于φ5.1mm，出瞳距离不小于36mm，视度可调；目镜组中各光学元件之间的间隔分别为0.3mm和0.3mm。
12.本发明的有益效果体现在以下几个方面：（1）本白光瞄准镜光学系统的视场可达8
°
以上，并结合与射击器械射表数据一致的分划刻线，可精确瞄准2km以外的目标，更符合射击要求。
13.（2）本发明光学系统引入非球面，并配合使用折射率高的玻璃材料，减少光学元件，在校正像差的同时使其结构紧凑、尺寸微化。与同类型系统相比，本发明光学系统的重量可减少30%，长度可减少25%，极大地增加了瞄准镜的实用性和适配性。
14.（3）本白光瞄准镜光学系统选用高透耐腐光学材料，并在光学透镜表面镀制高透膜，系统透过率可高达88%以上，在物镜第一透镜组的前表面及目镜第三透镜组后表面镀制防盐雾膜，大幅提高瞄准镜的抗盐雾耐腐蚀能力，增强瞄准镜的环境适应性。
15.（4）本白光瞄准镜光学系统成像质量良好，没有敏感尺寸，透镜加工工艺好，光学元件布置合理，结构紧凑，体积小，工程可实现性强，具有实际应用价值。且物镜组、转像组、分划板和目镜组光学元件的材料均为常用材料，经济性相对较好，有利于大批量生产。
附图说明
16.图1是本发明光学系统图。
17.图2是本发明光学系统点列图。
18.图3是本发明光学系统球差曲线图。
19.图4是本发明光学系统相对照度图。
20.图1中：1、物镜第一透镜组，2、物镜第二透镜组，3、转像第一透镜组，4、转像第二透镜组，5、转像第三透镜组，6、分划板，7、目镜第一透镜组，8、目镜第二透镜组，9、目镜第三透镜组。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作以下具体详细的描述。
22.本实施例的一种紧凑型宽视场白光瞄准镜光学系统，采用开普勒式望远系统，包括物镜组、转像组、分划板和目镜组。被测目标通过物镜组生成倒像，经转像组后成像于分划板上，将物镜所成的倒像正立，最后再通过目镜组到达人眼。其中物镜组和转像组之间的间隔为48.3mm，转像组与分划板之间的间隔为24.84mm，分划板与目镜组之间的间隔为7.9mm。
23.如图1所示，物镜组采用2组3片球面透镜，包括物镜第一透镜组1和物镜第二透镜组2；转像组采用3组5片球面透镜，转像组置于物镜组像平面后面，起正像作用，包括转像第一透镜组3、转像第二透镜组4和转像第三透镜组5；分划板6置于转像组后面，分划板6刻线面位于像面上；目镜组采用3组5片球面透镜，包括目镜第一透镜组7、目镜第二透镜组8和目镜第三透镜组9；其中物镜第一透镜组1的前表面和目镜第三透镜组9后表面镀制有防盐雾膜。
24.本实施例中，在瞄准镜光学系统中，被测目标的光线依次通过物镜组、转像组、分划板和目镜，最后进入人眼。光学系统中非球面及折射率高的镧系材料的加入使得整体结构紧凑、尺寸缩短。瞄准镜的光学参数为：放大倍率不小于5.1倍，视场不小于8.1
°
，入瞳直径不小于φ26mm，出瞳距离不小于36mm，光学总长不大于137mm。
25.本实施例中，物镜第一透镜组1为胶合透镜，曲率半径分别为54.38、-26.06和-133.05，光焦度分别为正和负，中心厚分别为7.6mm和2mm，材料分别为冕牌玻璃和火石玻璃。物镜第二透镜组2曲率半径分别为26.239和62.74，光焦度为正，中心厚为5mm，材料为镧系冕牌玻璃。
26.本实施例中，物镜第一透镜组1和物镜第二透镜组2之间的间隔为0.4mm。物镜组焦距为42.1mm，视场不小于8.1
°
。
27.本实施例中，转像第一透镜组3曲率半径分别为-19.31和-12.078，光焦度为正，中心厚为2.8mm，材料为镧系冕牌玻璃。转像第二透镜组4为胶合透镜，曲率半径分别为40.05、-7.87和-20.51，光焦度分别为正和负，中心厚分别为4mm和1.2mm，材料分别为镧系冕牌玻璃和火石玻璃。转像第三透镜组5为胶合透镜，曲率半径分别为9.1、28.65和7.87，光焦度分别为正和负，中心厚分别为4.6mm和2.7mm，材料均为冕牌玻璃。
28.本实施例中，转像组放大倍率为-2.36，既将物镜组的像放大2.36倍，又将物镜组缩成的倒像正立；转像组中各光学元件之间的间隔分别为0.3mm和0.29mm。
29.本实施例中，分划板6的刻线由2.3米车身高为基线概略测距分划、1.7米人身高为基线概略测距分划、射距分划、测瞄合一分划及密位分划组成。分划板使用时，先用概略测距分划对目标进行测距，再根据目标距离，用相应距离的瞄准分划去瞄准目标即可射击。密位分划可供方位修正用，还可对活动目标和风速影响确定修正射击提前量。
30.本实施例中，目镜第一透镜组7曲率半径分别为-21.95和-14.74，光焦度为正，中心厚为4.3mm，材料为镧系冕牌玻璃。目镜第二透镜组8为胶合透镜，曲率半径分别为-96.38、19.51和-24.6，光焦度分别为负和正，中心厚分别为2mm和9.7mm，材料分别为火石玻璃和冕牌玻璃。目镜第三透镜组9前表面为球面，曲率半径为23.23，后表面为非球面，非球面参数为：r=-1541.7、k=0、a=1.4899247e-005、b=3.4635233e-009、c=5.3520921e-014、d=-3.287265e-012，光焦度为正，中心厚为6.5mm，材料为石英玻璃。
31.本实施例中，目镜组焦距为19.5mm，放大率不小于12.8倍，出瞳直径不小于φ5.1mm，出瞳距离不小于36mm，视度可调；目镜组中各光学元件之间的间隔分别为0.3mm和0.3mm。
32.本白光瞄准镜光学系统成像质量良好，没有敏感尺寸，透镜加工工艺好，图2、图3、图4分别表示系统点列图、球差曲线图和相对照度曲线。光学元件布置合理，结构紧凑，体积小，工程可实现性强，具有实际应用价值。物镜第一透镜组1的前表面及目镜第三透镜组9后
表面镀制防盐雾膜，其基底分别为k9和石英材料，大幅提高瞄准镜的抗盐雾耐腐蚀能力，增强瞄准镜的环境适应性。物镜组、转像组、分划板和目镜组光学元件的材料均为常用材料，经济性相对较好，有利于大批量生产。
33.以上所述仅为本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。