基于Matlab的变焦光学系统设计_高铎瑞.pdf

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1、第４１卷第４期中国激光Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４２０１４年４月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳＡｐｒｉｌ，２０１４基于Ｍａｔｌａｂ的变焦光学系统设计高铎瑞１，２２２１，２１，２钟刘军赵昭付强刘显著１长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春１３００２２（２长春理工大学光电工程学院，吉林长春１３００２２）摘要为了降低变焦距系统设计时对经验的过度依赖，提出用Ｍａｔｌａｂ仿真分析来分配变焦系统各组元光焦度。以组元之间的间隔为初始量，把变倍组的物距作为自由量，通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式。并通过Ｍａ

2、ｔｌａｂ仿真，画出变焦过程中各组元移动轨迹，分析各组元偏角、视场角等因素对系统复杂程度的影响，合理分配各组的光焦度，最后制定出初始结构。对没有经验的设计者，是一种很好的方法。为了验证该方案的可行性，设计一个１４×正组补偿型变焦系统，所设计系统优化后的光焦度分配值和计算的结果很接近。关键词光学设计；连续变焦系统；初始结构参数；Ｍａｔｌａｂ仿真；变焦曲线中图分类号Ｏ４３９；ＴＮ９４２．２文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１４４１．０４１６００２ＺｏｏｍＯｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂ

3、１，２２２１，２１，２ＧａｏＤｕｏｒｕｉＺｈｏｎｇＬｉｕｊｕｎＺｈａｏＺｈａｏＦｕＱｉａｎｇＬｉｕＸｉａｎｚｈｕ１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ烄烌ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，烆Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３０

4、０２２，Ｃｈｉｎａ烎ＡｂｓｔｒａｃｔＡｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃａｎｗｅｌｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｚｏｏｍｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｔｌａｂｔｏｂｒｉｎｇｄｏｗｎｅｘｃｅｓｓｉｖｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｎｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｗｅｔｒｅａｔｔｈｅｇａｐｓｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｏｂｊｅｃｔｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｚｏｏｍｇｒｏｕｐａｓｆｒｅｅｐａｒａ

5、ｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｎｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｔｙｐｅｗｈｉｃｈｍｅｅｔｔｈｅｓｐａｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｄｒａｗｍｏｂｉｌｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｚｏｏｍｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｒｉｆｔａｎｇｌｅ，ｆｉｅｌｄａｎｇｌｅａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｍａｙｈｅｌｐｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈ

6、ｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒａｎｄｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓａｗｏｎｄｅｒｆｕｌｉｄｅａｆｏｒｔｈｅｇｒｅｅｎｈａｎｄｓ．Ａ１４×ｚｏｏｍｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｉｔｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂ，ｗｈｉｃｈｍａｙｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｃｈｅｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｏｐｔｉｃａｌｄｅ

7、ｓｉｇｎ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｚｏｏｍｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｚｏｏｍｃｕｒｖｅＯＣＩＳｃｏｄｅｓ２２０．３６２０；２２０．２７４０；２２０．４８３０［５］１引言则，基本结构的选取是否合理决定了镜头设计的连续变焦光学系统是指焦距在一定范围内连续成功与否。在初始计算时需要根据经验对变倍组和变化、而变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径也补偿组进行光焦度分配，这大大增加了变焦系统设基本不变并且在变焦过程中像质保持良好的光学系计过程中对经验的依赖

8、。对于没有设计经验者，在统［１－４］。变焦系统的设计一般都要经过高斯光学计没有现成的初始结构时，对光焦度的分配存在一定算来确定系统的初始参数以及系统焦距的分配原困难。收稿日期：２０１３－１０－２５；收到修改稿日期：２０１３－１１－２６作者简介：高铎瑞（１９８９—），男，硕士研究生，主要从事光学系统设计及