CN110637519B - 可控变焦镜头的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可控变焦镜头的设计方法，首先，根据系统要求的变倍比、焦距范围、视场等条件，再通过加入换根条件的高斯计算，之后通过计算程序计算得出的初始的m₂₁和f₃的值；接着算出，f₁、d₁₂，d₂₃、d₃₄，f₄和总长；最后通过光学设计软件对系统进行优化设计，从而得出结果；本发明技术方案在传统变焦领域采用新方法来缩短系统尺寸，提高了系统的紧凑性。

Description

可控变焦镜头的设计方法

技术领域

本发明涉及一种可控变焦镜头的设计方法。

背景技术

变焦镜头在现在的生产生活中越来越普遍，但大变倍比和系统的紧凑程度总是相互矛盾的，对于大于10倍的系统，系统总长往往都很大，在一定程度上限制了大变焦镜头的使用。随着新技术比如全动型变焦和双联动变焦的理论完善，制造全动型变焦系统和双联动变焦系统成为可能，它们都可以大幅度减小系统尺寸，但这样一来系统的高斯计算变得非常困难，对实际设计来说非常难以实现。

传统的变焦方式有：

(1)光学补偿法：变焦运动过程中若干组透镜同时做线性运动来实现变焦，但实际变焦过程中，往往相面有漂移。

(2)机械补偿法：系统由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组构成，通过固定组做线性运动和补偿组做非线性运动来达到变焦和相面稳定的目的。变倍组一般是负透镜，根据补偿组的不同可以又分为正组补偿和负组补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用传统的四组元机械变焦的方法，来达到同全动型变焦和双联动变焦相似的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可控变焦镜头的设计方法，首先，根据系统要求的变倍比、焦距范围、视场等条件，再通过加入换根条件的高斯计算，之后通过计算程序计算得出的初始的m₂₁和f₃的值；接着算出，f₁、d₁₂，d₂₃、d₃₄，f₄和总长；最后通过光学设计软件对系统进行优化设计，从而得出结果。

进一步，所述的换根条件为：和互换。

作为一种优选方案，在保持总长、f₁、f₂、f₃、f₄、各变焦阶段d₁₂，d₂₃、d₃₄不变的情况下，通过设定曲率半径通过光学设计软件对系统进行优化设计，从而得出结果。

本发明的有益效果在于：

本发明技术方案在传统变焦领域采用新方法来缩短系统尺寸，提高了系统的紧凑性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为正变倍补偿曲线。

图2为换根后曲线。

图3为变焦系统示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明可控变焦镜头设计方法所用的是机械补偿方法，为了达到大变倍比，选取正组补偿方式。一般正组补偿只选取变倍曲线的上半段，本方法通过中间换根的方法减小系统总长。首先，根据系统要求的变倍比、焦距范围、视场等条件，再通过加入换根条件的高斯计算，之后通过计算程序计算得出的初始的m₂₁和f₃的值；得出的解要保证变焦不出现断裂。再通过公式计算得出变焦过程中各个m₂和其对应的m₃₁和m₃₂，注意在m₂’＝-1处，m₃’＝-1，并且此处的m₃’的选取要实现和互换。

接着通过公式算出f₁、d₁₂，d₂₃、d₃₄，f₄、总长和曲线方程，再考虑像差平衡的情况下选取各组分结构。这方面的计算公式在陶纯堪老师的《变焦距光学系统设计》一书中都有说明，此处就不一一列举了。

在保持总长、f₁、f₂、f₃、f₄、各变焦阶段d₁₂，d₂₃、d₃₄不变的情况下，通过设定曲率半径通过光学设计软件对系统进行优化设计，从而得出结果。结果如图3所示。

本发明保护范围不限于上述实施例，凡是依据本发明技术原理所作的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可控变焦镜头的设计方法，其特征在于，根据系统要求的变倍比、焦距范围、视场条件，再通过加入换根条件的高斯计算，之后通过计算程序计算得出初始的m₂₁和f₃的值；得出的解要保证变焦不出现断裂；再通过公式计算得出变焦过程中各个m₂和其对应的m₃₁和m₃₂，注意在m₂’＝-1处，m₃’＝-1，并且此处的m₃’的选取要实现和互换；

接着通过公式算出f₁、d₁₂，d₂₃、d₃₄，f₄、总长和曲线方程，再考虑像差平衡的情况下选取各组分结构，

在保持总长、f₁、f₂、f₃、f₄、各变焦阶段d₁₂，d₂₃、d₃₄不变的情况下，通过设定曲率半径通过光学设计软件对系统进行优化设计，从而得出结果。