1 南通智能感知研究院，江苏 南通 226001
2 中国人民解放军军事科学院，北京 100091
3 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
4 江苏大学材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013
5 上海建桥学院机电学院，上海 201306
为了适应单兵平台的作战需求，针对目前透射式狙击步枪瞄准镜存在成像质量较差和出瞳距离过短等问题，设计一款高精度成像的狙击步枪瞄准镜。根据系统的设计指标对物镜组和目镜组进行指标分解以及光焦度计算，使用ZEMAX软件设计具有高精度成像质量和长出瞳距离的瞄准镜光路。瞄准镜的物镜组和目镜组均采用远心光路，系统的放大倍率为10×，入瞳直径为50 mm，出瞳直径为5 mm，视场角为2.2°，出瞳距离为87.89 mm，机械筒长为403.76 mm。设计结果表明，物镜组和目镜组的成像质量均达到优良，对接后的整体光路在奈奎斯特频率为16.67 lp/mm处的调制传递函数值大于0.85，满足军用狙击步枪瞄准镜的使用要求。
光学设计 瞄准镜 长出瞳距 远心光路 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1922003
School of Physics and Electronics Engineering, Yancheng Teachers University, Yancheng Jiangsu 224007, CHN
为了满足目镜轻小的功能需求，优化设计了三种不同结构的长出瞳距目镜。三种目镜的系统参数相同，在出瞳直径为7 mm的前提下实现了40 mm的出瞳距，焦距为26 mm，视场为32 °。首先，设计了由折射球面构成的纯折射式目镜，由五片透镜组成。其次，添加一个非球面优化设计得到了含有非球面的折射式目镜，由四片透镜组成。最后，添加一个衍射元件优化设计得到了折衍射目镜，由三片透镜组成。结果表明：在40 lp/mm频率处，含有非球面的折射式目镜的所有视场MTF都超过0.35，其中，0 °的中心视场MTF达到0.67；对比第一种纯折射式结构目镜，其长度减小了16.66%，重量减轻了35.88%，成像质量更好。折衍射目镜所有视场的MTF都高于0.40；对比第二种目镜，第三种目镜的长度减小了15.43%，重量减轻了37.40%，像质也得到改善。
目镜 光学设计 长出瞳距 eyepiece optical design long exit pupil distance
盐城师范学院新能源与电子工程学院, 江苏盐城 224007
针对工作在一定入射角度范围内的衍射光学元件, 提出了复合带宽积分平均衍射效率的计算公式。为了满足军用仪器上瞄准镜的光学性能需求, 设计了两个结构参数相同的 50 mm长出瞳距的目镜。目镜系统的焦距为 25 mm, 视场角为 30°, 出瞳直径为 8 mm。基于 Erfle目镜结构形式, 首先设计了一个传统折射式长出瞳距目镜。在此基础上, 引入单层衍射光学元件, 设计了一个折衍射混合式长出瞳距目镜。该混合目镜的畸变小于 7.77%, 在 40 lp/mm处, 中心视场的 MTF(调制传递函数)高于0.85, 最大视场的 MTF高于 0.2。系统中采用的单层衍射光学元件衍射面上的入射角度为 0°～30°, 对应的复合带宽积分平均衍射效率为 95.23%。对比折射式目镜, 折衍射混合目镜不仅成像质量得到改善, 而且总长减小了 22.87%, 重量减轻了 38.79%, 具有结构紧凑、重量轻等特点。
目镜 长出瞳距 光学设计 衍射效率 eyepiece, long exit pupil distance, optical design
