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1、第30卷第1期应用光学Vol.30No.12009年1月JournalofAppliedOpticsJan.2009文章编号:100222082(2009)0120001205高变倍比数码变焦镜头设计高明,段晶(西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032)摘要:为提高变焦距系统的工作性能,使其在大视场时仍具有良好的像质,且系统结构简单,易于机械设计、加工及装调,在设计中引入了传统球面光学设计与非球面相结合的设计思想。选择4个焦距位置进行设计计算,用光学设计软件ZEMAX上机调试,设计了焦距为6.9mm～91.6mm,视场5°～60°的变焦系
2、统,整个系统由4组12片透镜组成,其中包括3个非球面,系统具有变倍比高、视场大等特点。设计结果表明:在设计中采用非球面可使系统结构紧凑,系统成像质量得到提高。关键词:变焦距镜头;光学系统设计;非球面;像差中图分类号:TN942.21文献标志码:AOpticaldesignofhigh-magnificationdigitalzoomlensGAOMing,DUANJing(SchoolofOpto2electronicEngineering,Xi′anTechnologicalUniversity,Xi′an710032,China)Abstr
3、act:ToimprovetheperformanceofzoomsystemsandachieveagoodimagingqualityinWFOV,andtosimplifythemechanicalstructurefortheconvenienceofdesign,processandadjustment,adesignconceptthatcombinestheconventionalsphericopticswiththeasphericopticswasintroducedinthedesignofzoomlens.Azoomle
4、nssystemwithf′=6.9mm-91.6mmandFOV=5°-60°wasdesignedbychoosingfourpositionsoffocallengthforthedesigncalculationandZEMAXastheopticaldesignsoftware.Thewholesystemiscomposedof8lensesin4sets,including3asphericsurfaces.Theresultsshowthatthezoomlenshasthecharacteristicsofhighmagnif
5、icationandlargefieldofview,andtheuseofasphericsurfacemakesthestructurecompactandtheimagingqualityhigh.Keywords:zoomlens;opticalsystemdesign;asphericsurface;aberration引言必须进行专门设计。变焦距系统是一种焦距可以连续变化而像面市场上常见的变焦镜头,其变倍比不大,视场[123]保持稳定,且在变焦过程中像质保持良好的光学系也较小。这是因为受到成像质量以及加工工艺统。变焦距光学系统可以实
6、现对距离目标的连续探和加工条件等方面的限制,一般的变焦结构难以实测,已广泛应用于国民经济和国防工业的很多领现大视场的连续变化,视场很大时像差难以校正,域,由于光学参数、成像质量及自动化控制变焦的从而难以保证像面质量。本文主要研究高变倍比数要求,市场难以选择到合适的光学系统满足要求,码变焦镜头设计,在设计中将传统球面光学设计与收稿日期:2008206230;修回日期:2008207213基金项目:国防科工委基础科研项目(B2220061084)作者简介:高明(1964-),男,吉林省人,西安工业大学教授,主要从事光电仪器研究与开发。论文联系人:E
7、2mail:duanjing608@hotmail.com·2·应用光学2009,30(1)高明,等:高变倍比数码变焦镜头设计非球面相结合,设计出一焦距6.9mm～91.6mm,出第1个透镜组元的移动量t1。3视场5°～60°的变焦系统,其特点是变倍比高、视场B238)利用式t2=∫f2′DB2=f2′(B2-B2)算大、结构简单紧凑、成像质量好。B2出第2个透镜组元的移动量t2。1技术要求9)采用下一个变倍比g,再做第6)步到第8)变焦距光学系统的技术指标是:步的计算,直至算完所有变倍比的情况,并画出2视场变化范围:5°～60°个透镜组元的变
8、倍及补偿曲线进行分析。上式中,相对孔径:1ö4f1′、B1分别为第1个透镜组元的焦距和初始状态识别距离:5000m时的横向放大率;f2′、B2分别为第
