[发明专利]一种变焦系统及其凸轮曲线实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种变焦系统及其凸轮曲线实现方法。

背景技术

早在20世纪，变焦系统就广泛应用于显微、照相、望远等领域中。近年来，随着光学仪器不断发展，变焦镜头发展迅速起来，逐渐向着高变倍比、小型化、高像质的方向发展，使变焦镜头的应用领域越来越广泛。

变焦系统的小型化和凸轮曲线的优化是设计变焦系统时重点考虑的因素。变焦系统的运动组份只有沿着已设计好的凸轮曲线准确运动，才能保证各个焦距处的像面稳定，成像质量较好。

变焦系统的小型化设计目前采用较多的是引入非球面或者二元衍射元件，或使用液体透镜来缩短总长，这些方法加工上不容易实现，且成本较高，不能满足变焦镜头的各领域使用。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种变焦系统及其凸轮曲线实现方法，优化凸轮曲线实现系统小型化。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种变焦系统，包括依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组，所述前固定镜组包括依次设置的四个单透镜，所述变倍镜组包括依次设置的一个单透镜和一个双胶合透镜，所述补偿镜组包括一个双胶合透镜，所述后固定镜组包括依次设置的两个单透镜和两个双胶合透镜，所述前固定镜组的焦距为303mm、所述变倍镜组的焦距为-53mm、所述补偿镜组的焦距为115mm，所述后固定镜组的焦距为54mm。

一种变焦系统的凸轮曲线实现方法，包括：

根据变焦系统的技术指标要求，确定前固定镜组的焦距、变倍镜组的焦距、补偿镜组的焦距以及后固定镜组的焦距，以及确定所述前固定镜组的结构、所述变倍镜组的结构、所述补偿镜组的结构以及所述后固定镜组的结构；

确定变焦系统在不同焦距下，对应的多组所述前固定镜组焦点与所述变倍镜组焦点之间的距离L1、所述变倍镜组焦点与所述补偿镜组焦点之间的距离L2，以及所述补偿镜组焦点与所述后固定镜组焦点之间的距离L3；

根据多组所述L1、L2以及L3得到凸轮曲线。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，建立变焦系统的焦距与各组份之间的空气间隔的关系，从而得出任一焦距处各组份之间的可变厚度，将焦距按照一定的步长设置，就可得出多组空气间隔，从而可得出最后加工的凸轮曲线，在保证像质的条件下，使镜组以最小的移动距离来实现所需变倍比及结构上的小型化，轻量化、简单化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例变焦系统的凸轮曲线实现方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的变焦系统的光学结构图。

图3为本发明实例的变焦系统短焦时光学结构图。

图4为本发明实例的变焦系统中焦时光学结构图。

图5为本发明实例的变焦系统长焦时光学结构图。

图6为本发明实例光学系统长焦处全视场的传递函数。

图7为本发明实例光学系统短焦处全视场的传递函数。

图8为本发明实施例的变焦系统凸轮优化设计曲线。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种变焦系统的凸轮曲线实现方法，包括：

11、根据变焦系统的技术指标要求，确定前固定镜组的焦距、变倍镜组的焦距、补偿镜组的焦距以及后固定镜组的焦距，以及确定所述前固定镜组的结构、所述变倍镜组的结构、所述补偿镜组的结构以及所述后固定镜组的结构；

12、确定变焦系统在不同焦距下，对应的多组所述前固定镜组焦点与所述变倍镜组焦点之间的距离L1、所述变倍镜组焦点与所述补偿镜组焦点之间的距离L2，以及所述补偿镜组焦点与所述后固定镜组焦点之间的距离L3；

13、根据多组所述L1、L2以及L3得到凸轮曲线。