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[技術]連續(xù)變焦光學系統(tǒng)設計方法 [復制鏈接]

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只看樓主倒序閱讀樓主發(fā)表于: 2021-01-27

摘要：本文介紹了連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的基本工作原理以及光學設計方法的全過程。其中包括變焦和補償方案的選擇、高斯光學各組元焦距分配、外形尺寸計算、初級像差平衡、PW求解、初始結構參數(shù)確定、系統(tǒng)實際像差自動平衡，直到凸輪曲線優(yōu)化設計等。文章以圖形和公式說理，用OCAD光學自動設計軟件為工具，全面介紹三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的設計方法及過程。關鍵詞變焦系統(tǒng) 機械補償像差平衡凸輪優(yōu)化設計 OCAD光學設計程序
一、連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的基本工作原理在日常生活或軍事觀察中有時會想在一定圖象畫面內(nèi)了解較大范圍的目標全貌，有時又需要在一個較小范圍內(nèi)觀察目標圖象的具體細節(jié)。從光學設計的角度說，就是要求一個光學系統(tǒng)在像高大小不變時，可以改變物面尺寸大小。由光學系統(tǒng)能量守衡定律，拉氏不變量

可以看出，對同一個光學系統(tǒng)，無論在物方還是像方甚至中間任意一個光學表面都要遵循這個拉氏變量J不變的原則。對于照相（望遠）物鏡而言，上式可以寫成

的形式。又由于光學系統(tǒng)的焦距計算公式為

這樣又有關系式

這就意味著要改變物方視場就必須通過改變系統(tǒng)焦距來實現(xiàn)。這就是可變焦距光學系統(tǒng)的由來。一個光學系統(tǒng)影響其焦距變化的因素也很簡單，因為系統(tǒng)焦距只是組成該系統(tǒng)的各表面的表面半徑（曲率）、間隔以及其光學材料的折射率的函數(shù)，即


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