ZEMAX光学设计实例（140）

引言：枪用瞄准镜有广泛的应用，其瞄准的原理是采用分划面与远处目标重合的对准方式，再通过目镜放大，使人眼能够看清分划面和远处目标，再配合有倍率的望远系统将远处目标放大，相比传统的机械瞄具瞄准镜，光学瞄准镜的瞄准精度高、瞄准速度快，尤其适合瞄准运动目标。

枪用光学瞄准镜主要分为三个部分：物镜组、中间的校正镜组和目镜组。也可能有其他透镜组来满足附加需求。光学瞄准镜的典型产品，如下图：

望远式光学瞄准镜的光学系统主要是开普勒式，并增加了转像系统。转像系统分为棱镜转像和透镜转像，透镜转像具有体积小、重量轻等优势而使用最多。技术指标：设计一个用在步枪上的光学瞄准镜，放大率为4X，视场角2ω=5°，入瞳直径为16mm，出瞳直径为4mm，TTL总长不超过400mm。参考ZEMAX自带的实例“Afocal Riflescope”。光学设计：（1）物镜组设计入瞳直径为16mm，视场角比较小，可以选取双胶合物镜作为物镜的初始结构，相对孔径为1/10；并加入一个平凸透镜作为场镜，可以使整个光束靠近光轴，从而减小后面的透镜的尺寸，使出瞳更靠近目镜。同时，分划板安装在物镜组的像面上。在系统通用对话框中设置孔径。在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据设计要求输入“16.0”；

在视场设定对话框中设置3个视场（0，0.7，1视场），视场2ω=5°，Field Type为“angle”，如下图：

在波长设定对话框中，选择F,d,C（visible）自动加入三个波长，如下图：

LDE的结构参数，如下图：

查看2D Layout：

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（2）转像透镜组设计转像透镜采用一个有限共轭距的柯克物镜，主要指标如下表：F#yfβ6.747.72315.674mm-1.777在系统通用对话框中设置孔径，在孔径类型中选择“ImageSpace F/#”，并根据物镜组的设计要求输入“6.74”；

在视场设定对话框中设置3个视场（0、0.7、1），要选择“Object Height”，如下图：

在波长设定对话框中，选择F,d,C，如下图：

LDE的结构参数，如下图：

查看2D Layout：

查看点列图：

（3）目镜组设计目镜选用一个单透镜+一个双胶合透镜，可以同时校正像散、慧差和垂轴色差，视场可以达到40~50度，用单透镜作为接目镜，出瞳距离lz`可以达到1/2焦距。目镜采用反向设计。在系统通用对话框中设置孔径，在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据物镜组的设计要求输入“4”；