轻小型长出瞳距目镜的设计

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。

长出瞳距折衍混合目镜系统的设计

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50mm长出瞳距的目镜。目镜系统的焦距为25mm,视场角为30°,出瞳直径为8mm。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40lp/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。

长出瞳距静态星模拟器准直光学系统设计

为提高静态星模拟器对无穷远处星空的模拟精度以满足星敏感器地面标定需要,提出一种长出瞳距静态星模拟器准直光学系统的设计方案。首先结合星敏感器地面测试要求得到星模拟器技术指标,进而计算得到准直光学系统的设计参数,其次选取埃尔弗目镜作为初始结构,通过Zemax软件进行设计优化,主要针对系统的畸变进行约束,最终设计结果为:视场6°,焦距343.77 mm,出瞳距1000 mm,全视场范围内畸变小于0.0276%,MTF接近衍射极限,结合公差分析结果,表明系统成像质量较高且具备良好的稳定性。最后通过对静态星模拟器星点位置误差的计算分析,得到系统的星光出射精度优于6.16″,能够实现在长出瞳距下对无穷远处星空的高精度模拟。

长出瞳距目镜的等晕代数法及其编程设计

本文提出等晕代数法用于三组元长出瞳距目镜的初始结构求解及其象差设计。分析结构型式,建立等晕代数方程,并阐述了应用微机编程实现象差平衡的基本原则。文中最后给出两个数字例子的结构参数和象差结果。