Biocular光学系统是一种使观察者的双眼能同时通过同一光学系统的不同区域进行观察的光学系统,即双目单筒镜。随着图像显示器件的发展和光学工艺技术的提高,目视光学系统在各领域都已经得到了广泛的应用。在不断地提高光学系统性能的同时还要保证目视光学系统的结构紧凑性、舒适性以及合理性,因此在保证实现光学系统性能要求的前提下,采用一种合理的结构型式也是十分重要的。本文分别讨论了人眼的结构和人眼的光学特性、传统目镜结构特点及衍射光学元件的成像特性三个方面。根据使用要求确定了Biocular目视光学系统的技术指标,通过合理地选取光学系统的初始结构进行优化设计,得到了出瞳范围为70mm,光瞳直径为5mm,焦距为50mm,眼点距为25mm,工作波段范围为0.486mm～0.656mm的Biocular目视光学系统,该光学系统中采用了衍射光学元件,在空间频率为361p/mm处全视场内MTF值均大于0.1的Biocular目视光学系统,最大畸变小于4%。成像质量评价表明,衍射面的引入不仅可以达到明显校正位置色差和垂轴色差,同时减少了透镜片数,使系统的体积和重量得到了减小。