紧凑型连续变倍无焦系统的设计

摘要

无焦系统作为一种重要的光学系统，主要应用在测量、激光扩束以及变焦距光学系统领域。随着科技不断进步，人们对产品使用灵活性和性能要求的不断提高，无焦系统作为变倍模块，在光学系统中的应用日益增多，特别是在一些医用手术显微镜中，用一个无焦系统就能在不改变物镜、目镜和棱镜组件的基础上实现放大倍率的变化，可观察的视野范围得到提升。
　　研究了变倍无焦系统的原理，根据高斯光学理论，分析了实现连续变倍无焦系统的结构形式，在对几种形式的变倍无焦系统的特点进行探讨的基础上，针对现有变倍无焦系统的不足，提出一种连续变倍无焦系统的设计思路。并根据医用手术显微镜变焦需要，设计了一种最小倍率为0.3×，最大倍率为3×，变倍比为10×，系统总长小于100mm的紧凑型连续变倍无焦系统。在查阅相关文献和专利的基础上，采用ZEMAX软件模拟出紧凑型连续变倍无焦系统的光学结构参数，并进行了成像质量方面的评价，结果表明:该系统结构紧凑，成像质量好，变倍比高，性能良好，可以广泛应用于医用显微镜中，更加灵活的实现变倍。
　　提出一种基于ZEMAX软件的无损测量双胶合物镜结构参数的方法。由球面干涉仪等仪器测量出双胶合物镜的焦距、后顶焦距、中心厚度和第一表面及第三表面的曲率半径。利用ZEMAX软件的评价函数和优化功能，反演出双胶合物镜两种材料的折射率系列和胶合面的曲率半径，然后根据双胶合物镜像差公差的容限进一步筛选出玻璃材料的最佳组合，优化得到双胶合物镜的结构参数。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究状况

1．2．1 无焦系统发展历史

1．2．2 无焦系统在光学仪器中的应用

1．3 本文研究的主要内容及章节安排

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 章节安排

第二章 变倍无焦系统的设计原理

2．1 无焦系统原理及特点

2．2 无焦系统分类

2．3 连续变倍无焦系统实现方式

2．4 变倍无焦系统的高斯分析

2．4．1 三组元变倍无焦系统

2．4．2 四组元变倍无焦系统

2．5 本章小结

第三章 连续变倍无焦系统设计

3．1 初始结构设计

3．1．1 连续变倍无焦系统的选择

3．1．2 初始结构参数的确定方法

3．2 初始结构参数计算

3．3 系统优化

3．3．1 像差的初步校正

3．3．2 优化多重结构

3．4 像质评价

3．5 本章小结

第四章 系统机械结构设计

4．1 凸轮曲线设计

4．2 凸轮导向机构设计

4．3 系统机械结构设计

4．4 本章小结

第五章 双胶合透镜结构参数的无损测量

5．1 双胶合物镜结构参数测量方法

5．1．1 双胶合物镜的结构参数

5．1．2 双胶合物镜像差公差的容限

5．1．3 评价函数的构建

5．2 实例

5．3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的学术论文即其他科研成果