变焦距系统的研究与设计

论文摘要

随着计算机技术的发展和光学设计理论以及加工工艺的日趋成熟,变焦距系统广泛应用到国民经济和国防建设的各个领域。一般来说,在使用光学系统的任何领域和部门中,都可以用变焦距镜头来代替其中的镜头。近年来,由于科学技术的不断进步,CCD和CMOS图像传感器制造工艺的逐步提高,高精度数控机床的出现,非球面设计和加工技术的成熟,使变焦距系统的发展突飞猛进,给变焦距系统带来了新的发展特点,根据这些新特点,设计新形式的变焦距系统无疑具有重要的意义。本论文具体内容主要包括以下几个方面：(1)简要介绍了变焦距系统的发展历史及趋势,论述了变焦距系统的国内外研究现状。对变焦距系统的基本概念和基本类型进行了讨论,分析了传统形式的变焦距系统的特点以及变焦方程,并介绍了设计变焦距系统的一般方法。(2)介绍了变焦距系统中关键技术的发展,通过CCD/CMOS图像传感器与感光胶片的对比,得出了变焦距镜头的新特点。讨论了变焦距系统中变焦形式的发展,给出了发展过程中三种典型的变焦形式,并对其变焦方程行了分析。论述了非球面在校正像差方面的作用以及现在非球面的加工技术。(3)应用本文所讨论的全动型变焦距系统,借助于ZEMAX光学设计软件,设计了一个用于数码相机的7倍广角变焦距物镜,最后综合评价了所设计的变焦距物镜的质量。评价结果表明,所设计的变焦距物镜可以满足数码相机的使用要求,实现了小型化设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 变焦距系统的发展历史及趋势
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 2 变焦距系统的基本理论分析
• 2.1 变焦距系统的基本概念和类型
• 2.1.1 变焦距系统的基本概念
• 2.1.2 变焦距系统的分类
• 2.2 光学补偿法变焦距系统
• 2.3 机械补偿法变焦距系统
• 2.4 变焦距系统设计的一般方法
• 3 变焦距系统中关键技术的发展
• 3.1 图像传感器
• 3.1.1 CCD和CMOS
• 3.1.2 CCD/CMOS和感光胶片的比较
• 3.2 变焦形式的发展
• 3.2.1 组联动型变焦距系统
• 3.2.2 中间有固定组的变焦距系统
• 3.2.3 四组元全动型变焦距系统
• 3.3 非球面技术的发展
• 3.3.1 非球面简介
• 3.3.2 非球面对像差的校正作用
• 3.3.3 非球面的加工
• 4 全动型变焦距光学系统设计
• 4.1 镜头主要技术指标
• 4.2 初始结构的选取
• 4.3 像差校正与平衡
• 4.4 凸轮曲线的拟合
• 4.5 像质评价
• 4.5.1 像差曲线
• 4.5.2 点列图
• 4.5.3 光学传递函数
• 4.5.4 像质综合分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢