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《应用动态光学理论求解变焦光学系统补偿组凸轮曲线.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第6期光学学报Vol.26,No.62006年6月ACTAOPTICASINICAJune,2006文章编号:025322239(2006)062089124应用动态光学理论求解变焦光学系统补偿组凸轮曲线王春艳王志坚周庆才(长春理工大学光电工程学院,长春130022)摘要:变焦镜头在校正像差的同时,还要求像面稳定,才能保证成像质量。采用机械补偿的方法,可以保证凸轮的准确性以使像面稳定,从而保证成像质量。首先应用动态光学理论推导出变焦光学系统的像移补偿组公式,从而得到像移补偿组的轨迹曲线。再根据推导得出
2、的补偿曲线加工出凸轮机构,可对光学系统变焦带来的像移实现完全补偿。此外还给出三个变焦系统的设计实例,用来验证该方法的正确性和实用性。关键词:光学设计;变焦镜头;像移补偿;动态光学;光学系统中图分类号:O43文献标识码:ASolvingtheCamCurveoftheCompensatingGroupaboutZoomLensUsingDynamicOpticalTheoryWangChunyanWangZhijianZhouQingcai(CollegeofPhoto2ElectronicEngineerin
3、g,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun130022)Abstract:Toensuretheimagingqualityofthezoomlens,theimageplanestabilizationshouldbemaintained,whiletheaberrationiscorrected.Mechanicalcompensationcanensuretheaccuracyofthecam,accomplishtheimageplane
4、stabilizationandkeeptheimagingquality.Withdynamicopticaltheory,theimagemotioncompensatinggroupformulaofthezoomopticalsystemisderived,andthetracecurveoftheimagemotioncompensatinggroupisplotted.Withtheplottedcurvethecamisfabricated,andcompensatestheimagemotio
5、ncausedbythezoomoftheopticalsystemtotally.Thedesignforthreezoomsystemsispresented,Whichvalidatesthevalidityandthepracticability.Keywords:opticaldesign;zoomlens;imagemotioncompensation;dynamicoptics;opticalsystem1引言镜头。变焦镜头设计的最后阶段,即各透镜组的光学变焦光学系统是一种焦距在一定范围内变化,
6、结构参量(半径、间隔、玻璃材料)确定之后,还需要计而像面保持不动的光学系统。变焦光学系统要改变算变倍组与补偿组位移量之间的数值关系,以便用来[1～3]焦距,而每个组元焦距一经设计与加工之后,就是固指导加工凸轮轨道。从动态光学理论上讲,变焦定不变的。要变焦,只能改变各组元之间的间隔。镜头属于一维动态稳像光学系统。本文应用动态光目前变焦镜头都用改变透镜组之间的间隔来改变整学理论,推导出像移补偿公式,由此公式可准确计算个物镜的焦距。在移动透镜组改变焦距时,总是要出补偿组的运动曲线,从而设计补偿像移的凸轮机伴着像面的
7、移动,因此需要对像面的移动给以补偿。构,代替了一般靠光路计算,逐点描绘补偿组曲线的[4～6]像移补偿的方法主要有光学补偿法和机械补偿法。方法。该方法的特点是像面完全稳定。1960年后,随着机械加工工艺的改进,凸轮加工工艺的提高,机械补偿法得到广泛的应用。2像移补偿公式变焦镜头的发展趋势正向着高倍率、大相对孔由动态光学理论可知,对于一个二组元稳像系[7,8]径、大视场、小型化和高成像质量的方向发展,但实际统,其稳像方程为上这些要求之间是相互矛盾的。为了根据不同的需R2mR2(E-R1mR1)q1+(E-R2mR
8、2)q2=0,(1)求,来解决它们之间的矛盾,产生了不同类型的变焦式中R1为光学元件1的静态作用矩阵;R1m为光学作者简介:王春艳(1971～),女,吉林双辽人,长春理工大学光电工程学院博士研究生,主要从事光学仪器及技术、现代光学与测试技术等方面的研究。E2mail:zh2qc@263.net收稿日期:2005207208;收到修改稿日期:2005209223892光学学报26卷元件1的动态作用矩阵
