在一些环境比较恶劣的情况下,需要密封使用的变倍望远镜,经常会将转像及变焦集成到目镜上,这样更有利于整体进行密封设计。因此设计了一种在可见光波段具有实像面转像变焦目镜的方案。通过对目镜初始结构的分析,高斯光学的计算,运用Zemax软件对选定结构进行优化设计,得到三组元4倍变焦目镜。目镜在变焦时入瞳的位置保持不变,出瞳位置的变化在3 mm之内。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软件设计了凸轮曲线,使得变焦的过程中像面比较稳定,调焦平滑。虽然目镜结构略显复杂,但光学镜片均采用球面,降低了整体目镜的成本,而且便于加工装配。

基于车载观瞄模拟系统的使用要求，根据高斯光学设计理论，运用Zemax光学设计软件设计了一种三组元变焦目镜。为了获得较好的像质及长出瞳距，目镜结构采用三组元结构。同时，为了使目镜在连续变焦时入瞳位置保持不变，将出瞳位置设为变量进行优化。最终设计结果为：焦距f=13.35 mm～24.11 mm，出瞳距离L=20.1 mm～27.5 mm,出瞳直径D约为8 mm，像面变化范围y′=4.6 mm～13.6 mm，变焦目镜变倍比约为1.83倍。在50 lp/mm时，4个组态MTF均大于0.3，且各组态点列图均小于艾利斑半径，高于人眼分辨极限，满足使用要求。最后利用Matlab软件编写程序进行曲线拟合，给出了三组元之间的3个间距和所对应系统焦距的变化曲线，拟合精度达0.01 mm。