现代大孔径长焦距全画幅变焦光学系统设计方法研究

发布时间：2022-04-17 18:56

　　成像是光学设计的主旋律,随着现代化的高速发展,各行业对成像镜头需求和要求逐步提高,如在摄影、安防、科研、医疗、工业等领域,对镜头的视场、孔径、靶面、变焦比等提出了更高的要求。当前,中画幅、全画幅等大靶面高品质镜头占据着行业发展主流,但国内相关技术水平处于初级发展阶段,高端镜头仍被国外产品所垄断。传统连续变焦系统高斯结构计算方法难以满足大孔径、长焦距、全画幅变焦镜头的计算要求,本文提出了基于广义拉格朗日乘子法、内点法、修正序列二次规划法三种连续变焦高斯结构最优化算法。结合给定的系统参数及初级像差理论构建一个自定义的目标优化函数,采用像差分布合理的正-负-正-负-正五组结构形式,通过设定合理的普适性参数,利用三种算法优化计算分别获得了焦距30.356-100.243 mm、F/#2.8（恒定不变）、全画幅五组全动连续变焦系统高斯结构,并对比分析了三种优化算法所获得的变焦镜头高斯结构的优势与不足。鉴于内点法稳健性及在高变倍比优化计算方面的优势,本文又利用内点法优化计算获得了焦距21.421-109.835 mm、F/#2.8（恒定不变）、全画幅六组全动连续变焦系统高斯结构。针对结构紧凑广义拉... 

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 变焦系统最优化算法理论
    2.1 最优化算法概述
    2.2 广义拉格朗日乘子算法
    2.3 内点法
    2.4 序列二次规划算法
    2.5 三种优化算法特点总结分析
    2.6 本章小结
第3章 普适性变焦光学系统的高斯理论
    3.1 传统及全组全动型变焦光学系统简介
    3.2 变焦光学系统高斯理论的PW像差模型
    3.3 变焦光学系统优化计算目标函数的建立
    3.4 本章小结
第4章 30-100 mm变焦系统初始结构优化计算
    4.1 广义拉格朗日乘子算法优化计算变焦系统高斯结构
    4.2 内点法优化计算变焦系统高斯结构
    4.3 序列二次规划算法优化计算变焦系统高斯结构
    4.4 三种优化算法结果对比分析
    4.5 本章小结
第5章 大孔径长焦距全画幅变焦系统优化设计
    5.1 变焦系统镜组结构形式选择及初始结构计算(基础理论)
    5.2 30 -100 mm五组全动型恒定大孔径全画幅连续变焦系统设计
        5.2.1 构建变焦系统初始结构
        5.2.2 初始结构非球面设计
        5.2.3 结论
    5.3 22 -110mm六组全动型恒定大孔径全画幅连续变焦系统设计
        5.3.1 构建变焦系统初始结构
        5.3.2 初始结构再优化
        5.3.3 结论
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文的研究成果
    6.2 论文的创新点
    6.3 未来工作展望
参考文献
附录 计算程序(以GLM算法为例)
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混合镜组模型的变焦镜头设计[J]. 张金凯,陈晓波,邵海燕,王晓慧,孙选.  光学精密工程. 2018(01)
[2]连续变焦系统的一阶结构设计方法研究[J]. 翟婷婷,朱健强.  光学学报. 2015(07)
[3]多组元全动型变焦物镜设计[J]. 钟刘军,安志勇,高铎瑞,赵昭.  激光与光电子学进展. 2014(12)
[4]多组全动型变焦系统新型设计[J]. 蔡伟,张鹰,张新,伍雁雄,张继真.  光学学报. 2012(03)
[5]变焦距系统的变倍补偿方式[J]. 蔡伟,张新,冯秀恒,王灵杰,张建萍,何锋赟.  光学精密工程. 2011(09)
[6]变焦距物镜高斯光学参数的求解[J]. 李林,王涌天,张丽琴,黄一帆.  北京理工大学学报. 2003(04)
[7]变焦距镜头高斯光学设计的新方法[J]. 王琦,王光宇,程雪岷,王涌天.  光学学报. 2002(08)
[8]多组元全动型变焦距透镜高斯光学参数的求解方法[J]. 张丽琴,王涌天,李林.  光学学报. 2002(05)
[9]全动型变焦距物镜的近轴分析[J]. 崔军,何国雄.  浙江大学学报(自然科学版). 1994(05)
[10]全动型变焦距物镜光焦度分配及倍率选段的优化规范[J]. 崔军.  深圳大学学报. 1993(Z1)



本文编号：3646103