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1、!期∀#营、第∃期%年长春光学精密机械学院学报第论缩短变焦距物镜筒长的可能性薛鸣球∀中国科学院西安光学精密机械研究所%摘要,本文从变焦距物镜的选段光学材料的选用以及工艺方法的改进等三方面。来讨论缩短变焦距物镜筒长的可能性气叁‘&日、了了口,。变焦距物镜广泛的应用于电影摄影电视摄像和生活照相中在这些应用中除了要,,。求成像清晰使用方便以外体积小是一个大的问题如何努力使变焦距物镜小型化便。,。是光学设计工作者追求的目标之一要使变焦距物镜小型化缩短筒长是必需的这不,。但展靠议计理论米解次也赘白九孚材料性能和工艺方法的提高改迸象解次本文拟从。变倍方法
2、的选段以及新材料新工艺的采用来讨论缩短变焦距物镜筒长的可能性、二变焦倍率的选段、电在电影视及照相变焦距物镜中经常使用的变焦方式是机械补偿的正组补偿法和。,〔负组补偿法对这二种补偿法缩短变焦距物镜的筒长问题冯秀恒〕就彩色电视变焦,,,距物镜结合考虑光焦度的分配及象差校正问题进行了讨论得出以负组补偿补偿组,冯∋对称选段最为有利的结论文提出的负组补偿原理参数选择的结果是+∋‘)∗前固定组∀调焦组%焦距(,‘)一变倍组焦距(。‘二一−补偿组焦距厂∋−二/+0长焦距位置变倍组与补偿组间隔.长∃二一+短焦距位置变倍组倍率二短/−0。∋−二1+短焦距位置补
3、偿组倍率短/−0拼∃二一−+长焦距位置变倍组倍率长0)十/+长焦距位置补偿组倍率叽乡−0∋软稿日期,∗年∃月+本文份于∗年月全国照相物镜学术交流会上宣蔽∃长春光学精密机械学院学报!年变焦比丫)/,−)+变焦部分总焦距∀长%厂2∀3二%反!+导程∋)∃/−选+补偿量刀)/−0+变倍组到补偿组最远距离4)−∗)一+补偿组像距42灸)42景∗,,二∃)一,3,)土如果我们仍取负组补偿形式取段偏下自开始向下取段经过。,,)∗+,)∃+,二一,)一,,。)+,,的点而到3∃!为止则有(2∃厂25厂2.反/0−∗3短)一,∋∋−)/
4、+∃!,,)∗+,,∋∋)+,,,,∋∃二‘)+,)一+,夏3及∃!长/0(∀%夭!642反0。,)。。4)6了/!这,,2两个结果的变倍比前三组的组合焦距对后固定组的物距等均差不多而筒子,。,长度则差得很多明显的后者短而前者长当然后面例子的前固定组焦距很短负担有。,较大的相对孔径这是不利的当整个变焦距物镜的焦距较长而相对孔径较小时这种结。因为在实际的工作中要针对具体的任务要求来选择合适的运动构运动方式便是可取的。方式以求达到缩短筒长的目的,后面,第二个例子的筒长所以能够较短可以看作是前面正光焦度大负光焦度也大。因而远距比较大而造成
5、的、三工艺问题,,于是变焦距物镜需要有很多组元组成而且每个组元的相对孔径很大透镜的厚度。要对整个系统的长度是很有影响的求负透镜的中心厚度和正透镜的边缘厚度尽量做薄。以满足缩短筒长的要求国际上有些变焦距物镜产品负透镜中心厚度只有口径的三十分之一,正,透镜在口径//毫米时边缘厚度还小于毫米这些在工艺上要求都是较高的。,,非球面的引入可以减少光学组元的中心厚度因而缩短整个变焦距物镜的筒长对这、,个问题项敏达王之江〔∃〕曾进行过讨论在变焦距物镜中对每个光学组元往往有较大,。的表征球差的系数7和表征彗差的系数万的要求这是单个球面透镜所实现不了的用,,因而,
6、,双胶合透镜来实现时由于万大弯曲很厉害胶合面半径很小使得透镜组厚度,,,。很厚用更复杂的光学组元来实现较大的89时也必然有类似的问题,。用非球面单透镜来实现较大的79要求便是可以的首先用单透镜弯曲到满足9,,。,要求的形式然后加以非球面化使之满足7的要求即可非球面与尸:的关系表示。式可参阅文献〔−〕、四选择光学材料,,,因,在相同的光焦度条件下光学材料的折射率愈高半径可以愈大而厚度可薄。,。筒子可短这在变焦距物镜设计中是经常考虑的事在变倍组的设计中尤其明显第期论缩短变焦距物统筒长的可能性−,它,另外目前正在发展一种新的光学材料的折射率不是均匀的是按
7、某种规律变化,,。的杯度折射率材料可以起到非球面的作用而且能够校正色差利用这种材料来缩短。变焦距物镜的筒子长度也是可能的∋,梯度折射率材料一般有三类第一类是轴向梯度变化的材料第二类是径向梯度变,。化的材料第三类是球向梯度变化的材料第一类可以看作第三类球心在无限远处时的。,、。特例在作成成象系统的光学元件时看来第一类第二类可应用的可能性较大。首先考虑一下轴向梯度折射率材料的问题图5中是两个具有不同材料的单正透,;,。。镜是均匀折射率材料<是轴向梯度折射率材料它们的厚度与曲率半径均相同“,,。,透镜有球差存在近轴光线线交于=远轴光线交于7乙透镜则情况不一
8、样乙,,是梯度折射率透镜若折射率沿轴向自左向右逐渐减小则远轴光线与透镜交点>处的,,=折射率比球面顶点/处的
