目镜转像变焦的望远系统设计

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1、学号：S15020185硕士学位论文目镜转像变焦的望远系统设计研究生姓名：张明磊学科、专业：光学工程二○一八年三月分类号：TN202密级：可公开UDC：编号：目镜转像变焦的望远系统设计DESIGNOFTHETELESCOPESYSTEMFORTHEZOOMEYEPIECEWITHINVERTEDIMAGEFUNCTION学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：光学工程（080300）研究方向：现代光学技术及工程应用申请学位级别：工学硕士指导教师：罗春华副教授研究生：张明磊论文起止时间

2、：2016.09—2018.03摘要变倍望远系统的应用越来越普及和广泛，针对一些环境比较恶劣的情况，需要密封使用的变倍望远系统经常会将转像及变焦集成到目镜一体上，这样会更有利于望远系统整体做密封设计。本文给出了由物镜和具有转像功能的三组元变焦目镜构成的开普勒式望远镜系统的设计结果。通过对望远系统的物镜和变焦目镜的初始结构进行分析，运用ZEMAX软件对选定的物镜与变焦目镜初始结构分别进行优化设计，得到的望远系统能够实现6~24倍的变倍。物镜视场为1.75°~7°，焦距为240mm。变焦目镜的视场为40.3°，变

3、焦范围为−10~−40mm，传递函数曲线、畸变和倍率色差均符合目视光学系统的设计要求。根据动态光学理论，用Matlab软件设计了变焦目镜的凸轮曲线，能够使得目镜在变焦的过程中像面比较稳定，调焦平滑。对设计完成的物镜与变焦目镜进行公差分析，同时对本设计的偶次非球面光学工艺可行性进行了分析。通过整体公差及工艺的分析，最后确定其设计结果工艺性合理，具有一定的实用价值。关键词：望远系统物镜变焦目镜三组元凸轮曲线IABSTRACTTheapplicationofthevariablemagnificationteles

4、copesystembecomesmoreandmorepopularandwidelyspread,forsomeoftheharshenvironments,thevariablemagnificationtelescopesystemthatneedstobesealedwilloftenintegratetheinvertedimageandzoomintotheeyepiece,whichwillbemorefavorabletomaketheentiretelescopesystemrealize

5、asealeddesign.ThispaperpresentsthedesignresultsofaKepler-typetelescopesystemconsistingofanobjectivelensandathree-groupzoomeyepiecewithimage-reversingfunction.Throughtheanalysisoftheinitialstructureoftheobjectivelensandzoomeyepieceofthetelephotosystem,theZEM

6、AXsoftwarewasusedtooptimizingtheinitialstructureoftheselectedobjectivelensandthezoomeyepiecerespectively.Theobtainedtelescopesystemcanachieveazoomof6-24times.Theobjectivelensfieldis1.75°-7°andthefocallengthis240mm.Thefieldofviewofthezoomeyepieceis40.3°andth

7、ezoomrangeis-10to-40mm.Thetransferfunctioncurve,distortion,andchromaticaberrationofmagnificationareallinaccordancewiththedesignrequirementsofthevisualopticalsystem.Accordingtothetheoryofdynamicoptics,thecamcurveofthezoomeyepiecewasdesignedbytheMatlabsoftwar

8、ecanmaketheeyepieceimagesurfacestableduringthezoomingandthefocusadjustmentissmooth.Thetolerancesofthedesignedobjectivelensandzoomeyepiecewereanalyzed.Atthesametime,thefeasibilityoftheevenasphericalopti