摘要： 連續(xù)變倍照攝像物鏡在各種照相和攝像等領域有著廣泛且必不可少的實際應用。通過大量反復研究與計算，在參考他人資料的基礎上，設計出了可用于像方線視場16 mm的照攝像機物鏡，變焦范圍為15～150 mm連續(xù)變倍，物鏡的像方F數(shù)為2.5，MTF曲線在50 lp/mm時值均大于0.12，畸變在8%以內，是一成像質量滿足實際要求的連續(xù)變倍物鏡。

關鍵詞： 連續(xù)變倍； 光學設計； 物鏡； MTF曲線

中圖分類號： TH 741； O 439文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.007

引言

在拍攝動感型畫面時，利用連續(xù)變倍變焦照攝像物鏡可以使畫面連續(xù)變大變小，圖像生動，立體感強。在物距認為無窮大時，變倍比與變焦比相等。目前市場上廣泛使用的攝像機照相機單組物鏡的變焦范圍都不大于10倍（當然配以其他輔助鏡頭可以變倍更大），變焦范圍不大，在幾毫米到幾十毫米之間連續(xù)變化。本文通過不斷嘗試和反復研究，在大量參閱資料[19]的基礎上設計出了一款成像質量較高的焦距范圍為15～150 mm的10×連續(xù)變倍物鏡，具有很高的實際應用價值。

1連續(xù)變倍物鏡設計原理

2設計實例

在設計時參閱了大量參考資料，特別是參考文獻[9]的變焦物鏡，其MTF曲線在大視場和小視場的光線子午值均較小，通過反復嘗試，在評價函數(shù)中不斷改變參數(shù)和增減操作控制符。采用四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.4 mm和150.0 mm，操作控制符除加入焦距EFFL外，還須加入控制玻璃和空氣厚度的參數(shù)MNEG、MNCA、CTGT、CTLT等，還加入了控制像差和提高分辨率的操作符DIST、COMA、MTFA等，并且需逐步優(yōu)化，根據(jù)結果不斷修正，最后優(yōu)化后得一成像質量更加滿意更有實用價值的 10×連續(xù)變倍變焦物鏡，系統(tǒng)總長度312.64 mm。

2.1優(yōu)化后結構參數(shù)

優(yōu)化設計后得到的變倍照攝像物鏡的結構參數(shù)如表1所示，其中空氣間隔取四重結構中的（a）結構，焦距為15 mm的數(shù)值。

2.2優(yōu)化后的結構布局圖

不同視場光線均在像面上成清晰像，四種結構如圖4（a）～（d）所示，對應焦距分別為15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm。

2.3優(yōu)化后的MTF曲線

目前比較全面客觀評價成像質量優(yōu)劣的標準一般看調制傳遞函數(shù)MTF曲線，本設計最劣的一根大視場子午光線在分辨率50 lp/mm時，其值也在0.12以上，是一款分辨率很好的連續(xù)變焦鏡頭。圖5所示為光學系統(tǒng)不同焦距時的MTF曲線。

3結論

通過對四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm，采用逐步優(yōu)化，增減操作符及目標值和權重的方法，最后從圖5的MTF曲線和表2及圖6的場曲和畸變值可知，得到像質均為非常良好的成像系統(tǒng)，分辨率已達μm數(shù)量級，用于照相機和攝像機時，將是非常好的連續(xù)變焦變倍物鏡，變倍比達到10倍，應用前景可觀。

參考文獻：

[1]陸金男，高照林.0.8×～8×新型連續(xù)變倍體視顯微鏡物鏡的設計[J].光學儀器，2011，33（6）：3642.

[2]王巍，崔慶豐，費冰，等.紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J].光學儀器，2012，34（3）：3336.

[3]劉雨沁，張孟偉.變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J].光學儀器，2013，35（2）：4245.

[4]李宏壯，張振鐸，曹景太，等.長焦距超高倍率變焦距光學系統(tǒng)設計[J].光子學報，2012，41（3）：358362.

[5]張良.中波紅外變焦距系統(tǒng)的光學設計[J].應用光學，2006，27（1）：3234.

[6]許利峰，張新，曲賀盟，等.高變倍比連續(xù)變焦體視顯微鏡物鏡設計[J].應用光學，2013，34（1）：3843.

[7]宋巖峰，孫衛(wèi)平，王國力.一種高分辨率電視制導連續(xù)變焦光學系統(tǒng)[J].應用光學，2013，34（2）：203208.

[8]毛文煒.光學工程基礎（一）[M].北京：清華大學出版社，2006：221239.

[9]LAIKIN M.Lens design[M].4th edition.New York：CRC Press Taylor & Francis Group，2011：322360.

摘要： 連續(xù)變倍照攝像物鏡在各種照相和攝像等領域有著廣泛且必不可少的實際應用。通過大量反復研究與計算，在參考他人資料的基礎上，設計出了可用于像方線視場16 mm的照攝像機物鏡，變焦范圍為15～150 mm連續(xù)變倍，物鏡的像方F數(shù)為2.5，MTF曲線在50 lp/mm時值均大于0.12，畸變在8%以內，是一成像質量滿足實際要求的連續(xù)變倍物鏡。

關鍵詞： 連續(xù)變倍； 光學設計； 物鏡； MTF曲線

中圖分類號： TH 741； O 439文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.007

引言

在拍攝動感型畫面時，利用連續(xù)變倍變焦照攝像物鏡可以使畫面連續(xù)變大變小，圖像生動，立體感強。在物距認為無窮大時，變倍比與變焦比相等。目前市場上廣泛使用的攝像機照相機單組物鏡的變焦范圍都不大于10倍（當然配以其他輔助鏡頭可以變倍更大），變焦范圍不大，在幾毫米到幾十毫米之間連續(xù)變化。本文通過不斷嘗試和反復研究，在大量參閱資料[19]的基礎上設計出了一款成像質量較高的焦距范圍為15～150 mm的10×連續(xù)變倍物鏡，具有很高的實際應用價值。

1連續(xù)變倍物鏡設計原理

2設計實例

在設計時參閱了大量參考資料，特別是參考文獻[9]的變焦物鏡，其MTF曲線在大視場和小視場的光線子午值均較小，通過反復嘗試，在評價函數(shù)中不斷改變參數(shù)和增減操作控制符。采用四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.4 mm和150.0 mm，操作控制符除加入焦距EFFL外，還須加入控制玻璃和空氣厚度的參數(shù)MNEG、MNCA、CTGT、CTLT等，還加入了控制像差和提高分辨率的操作符DIST、COMA、MTFA等，并且需逐步優(yōu)化，根據(jù)結果不斷修正，最后優(yōu)化后得一成像質量更加滿意更有實用價值的 10×連續(xù)變倍變焦物鏡，系統(tǒng)總長度312.64 mm。

2.1優(yōu)化后結構參數(shù)

優(yōu)化設計后得到的變倍照攝像物鏡的結構參數(shù)如表1所示，其中空氣間隔取四重結構中的（a）結構，焦距為15 mm的數(shù)值。

2.2優(yōu)化后的結構布局圖

不同視場光線均在像面上成清晰像，四種結構如圖4（a）～（d）所示，對應焦距分別為15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm。

2.3優(yōu)化后的MTF曲線

目前比較全面客觀評價成像質量優(yōu)劣的標準一般看調制傳遞函數(shù)MTF曲線，本設計最劣的一根大視場子午光線在分辨率50 lp/mm時，其值也在0.12以上，是一款分辨率很好的連續(xù)變焦鏡頭。圖5所示為光學系統(tǒng)不同焦距時的MTF曲線。

3結論

通過對四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm，采用逐步優(yōu)化，增減操作符及目標值和權重的方法，最后從圖5的MTF曲線和表2及圖6的場曲和畸變值可知，得到像質均為非常良好的成像系統(tǒng)，分辨率已達μm數(shù)量級，用于照相機和攝像機時，將是非常好的連續(xù)變焦變倍物鏡，變倍比達到10倍，應用前景可觀。

參考文獻：

[1]陸金男，高照林.0.8×～8×新型連續(xù)變倍體視顯微鏡物鏡的設計[J].光學儀器，2011，33（6）：3642.

[2]王巍，崔慶豐，費冰，等.紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J].光學儀器，2012，34（3）：3336.

[3]劉雨沁，張孟偉.變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J].光學儀器，2013，35（2）：4245.

[4]李宏壯，張振鐸，曹景太，等.長焦距超高倍率變焦距光學系統(tǒng)設計[J].光子學報，2012，41（3）：358362.

[5]張良.中波紅外變焦距系統(tǒng)的光學設計[J].應用光學，2006，27（1）：3234.

[6]許利峰，張新，曲賀盟，等.高變倍比連續(xù)變焦體視顯微鏡物鏡設計[J].應用光學，2013，34（1）：3843.

[7]宋巖峰，孫衛(wèi)平，王國力.一種高分辨率電視制導連續(xù)變焦光學系統(tǒng)[J].應用光學，2013，34（2）：203208.

[8]毛文煒.光學工程基礎（一）[M].北京：清華大學出版社，2006：221239.

[9]LAIKIN M.Lens design[M].4th edition.New York：CRC Press Taylor & Francis Group，2011：322360.

摘要： 連續(xù)變倍照攝像物鏡在各種照相和攝像等領域有著廣泛且必不可少的實際應用。通過大量反復研究與計算，在參考他人資料的基礎上，設計出了可用于像方線視場16 mm的照攝像機物鏡，變焦范圍為15～150 mm連續(xù)變倍，物鏡的像方F數(shù)為2.5，MTF曲線在50 lp/mm時值均大于0.12，畸變在8%以內，是一成像質量滿足實際要求的連續(xù)變倍物鏡。

關鍵詞： 連續(xù)變倍； 光學設計； 物鏡； MTF曲線

中圖分類號： TH 741； O 439文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.007

引言

在拍攝動感型畫面時，利用連續(xù)變倍變焦照攝像物鏡可以使畫面連續(xù)變大變小，圖像生動，立體感強。在物距認為無窮大時，變倍比與變焦比相等。目前市場上廣泛使用的攝像機照相機單組物鏡的變焦范圍都不大于10倍（當然配以其他輔助鏡頭可以變倍更大），變焦范圍不大，在幾毫米到幾十毫米之間連續(xù)變化。本文通過不斷嘗試和反復研究，在大量參閱資料[19]的基礎上設計出了一款成像質量較高的焦距范圍為15～150 mm的10×連續(xù)變倍物鏡，具有很高的實際應用價值。

1連續(xù)變倍物鏡設計原理

2設計實例

在設計時參閱了大量參考資料，特別是參考文獻[9]的變焦物鏡，其MTF曲線在大視場和小視場的光線子午值均較小，通過反復嘗試，在評價函數(shù)中不斷改變參數(shù)和增減操作控制符。采用四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.4 mm和150.0 mm，操作控制符除加入焦距EFFL外，還須加入控制玻璃和空氣厚度的參數(shù)MNEG、MNCA、CTGT、CTLT等，還加入了控制像差和提高分辨率的操作符DIST、COMA、MTFA等，并且需逐步優(yōu)化，根據(jù)結果不斷修正，最后優(yōu)化后得一成像質量更加滿意更有實用價值的 10×連續(xù)變倍變焦物鏡，系統(tǒng)總長度312.64 mm。

2.1優(yōu)化后結構參數(shù)

優(yōu)化設計后得到的變倍照攝像物鏡的結構參數(shù)如表1所示，其中空氣間隔取四重結構中的（a）結構，焦距為15 mm的數(shù)值。

2.2優(yōu)化后的結構布局圖

不同視場光線均在像面上成清晰像，四種結構如圖4（a）～（d）所示，對應焦距分別為15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm。

2.3優(yōu)化后的MTF曲線

目前比較全面客觀評價成像質量優(yōu)劣的標準一般看調制傳遞函數(shù)MTF曲線，本設計最劣的一根大視場子午光線在分辨率50 lp/mm時，其值也在0.12以上，是一款分辨率很好的連續(xù)變焦鏡頭。圖5所示為光學系統(tǒng)不同焦距時的MTF曲線。

3結論

通過對四重結構設計，焦距分別取15.0 mm，32.3 mm，69.6 mm和150.0 mm，采用逐步優(yōu)化，增減操作符及目標值和權重的方法，最后從圖5的MTF曲線和表2及圖6的場曲和畸變值可知，得到像質均為非常良好的成像系統(tǒng)，分辨率已達μm數(shù)量級，用于照相機和攝像機時，將是非常好的連續(xù)變焦變倍物鏡，變倍比達到10倍，應用前景可觀。

參考文獻：

[1]陸金男，高照林.0.8×～8×新型連續(xù)變倍體視顯微鏡物鏡的設計[J].光學儀器，2011，33（6）：3642.

[2]王巍，崔慶豐，費冰，等.紅外變焦光學系統(tǒng)設計[J].光學儀器，2012，34（3）：3336.

[3]劉雨沁，張孟偉.變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J].光學儀器，2013，35（2）：4245.

[4]李宏壯，張振鐸，曹景太，等.長焦距超高倍率變焦距光學系統(tǒng)設計[J].光子學報，2012，41（3）：358362.

[5]張良.中波紅外變焦距系統(tǒng)的光學設計[J].應用光學，2006，27（1）：3234.

[6]許利峰，張新，曲賀盟，等.高變倍比連續(xù)變焦體視顯微鏡物鏡設計[J].應用光學，2013，34（1）：3843.

[7]宋巖峰，孫衛(wèi)平，王國力.一種高分辨率電視制導連續(xù)變焦光學系統(tǒng)[J].應用光學，2013，34（2）：203208.

[8]毛文煒.光學工程基礎（一）[M].北京：清華大學出版社，2006：221239.

[9]LAIKIN M.Lens design[M].4th edition.New York：CRC Press Taylor & Francis Group，2011：322360.