隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以及現(xiàn)代光電跟蹤、觀察、測量系統(tǒng)對觀測精度和跟蹤能力要求的不斷提高,從而使得光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計也變得越來越復(fù)雜,變焦距結(jié)構(gòu)形式越來越多樣化。為滿足測量系統(tǒng)的需求現(xiàn)代光學(xué)測量系統(tǒng)多采用變焦距結(jié)構(gòu)形式。變焦光學(xué)系統(tǒng)的探測精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文主要分析了多組元全動型變焦距光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)像理論,以及運動透鏡組的機(jī)械凸輪曲線設(shè)計方法,并設(shè)計了一種全動型變焦距物鏡光學(xué)系統(tǒng)。首先,從變焦距光學(xué)系統(tǒng)成像理論出發(fā),結(jié)合矩陣光學(xué)及動態(tài)光學(xué)的基礎(chǔ)理論,根據(jù)變焦距光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)成像公式,推導(dǎo)滿足變焦距光學(xué)系統(tǒng)要求的穩(wěn)像方程,建立變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,得到凸輪曲線的求解方法。其次,利用得到的變焦距穩(wěn)像方程及凸輪曲線設(shè)計方法,設(shè)計全動型變焦距物鏡,并驗證穩(wěn)像方程以及凸輪曲線理論公式。本文依據(jù)變焦距光學(xué)系統(tǒng)的理論分析,利用動態(tài)光學(xué)穩(wěn)像原理結(jié)合矩陣光學(xué)的成像公式,推導(dǎo)變焦距光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)像方程,建立全動型變焦距光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)的凸輪曲線。結(jié)合光學(xué)設(shè)計軟件CODE V優(yōu)化變焦距物鏡系統(tǒng)參數(shù),使得設(shè)計的全動型變焦距物鏡在矯正像差的同時滿足像面穩(wěn)定的要求,補償或消除由于光學(xué)系統(tǒng)中各組元的運動所造成的像相對接收器的偏移。文中給出了變焦距物鏡的穩(wěn)像方程的動態(tài)光學(xué)分析過程,得到了一個變倍倍率為10X,焦距范圍為27mm~270mm的變焦距物鏡,光學(xué)系統(tǒng)F/#數(shù)為4~6,視場為4.2°~33°。并給出了CODE V成像質(zhì)量分析,MTF等。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH744

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