变焦距光学系统的設計

简介：
本研究聚焦于变焦距光学系统的设计与优化，探讨其在摄影、医疗成像等领域的应用潜力，旨在提升图像质量和用户体验。 变焦距光学系统是一种能够通过调整焦距来获得不同视角和放大倍数的设备，在照相机、望远镜及显微镜等多种光学仪器中广泛应用。其设计需要进行精确计算与分析，以确保成像质量达到要求。 这种系统的两大基本原理是光学补偿和机械补偿（亦称为绝对补偿）。其中，由于制造精度提高，机械补偿法已成为主流方法，主要用于保障凸轮的准确性以及图像面稳定性。在变焦系统的设计过程中，通常需要对其工作过程及其基本需求进行分析，以确保其能实现平滑且精确的变焦功能。 设计这类系统的四大核心问题包括：建立并讨论变焦方程；基于高斯解区的问题分析来选定合适的解决方案，从而减少盲目性；通过图和孔径图结合的方式分析系统，并将各组件移动与第一、第二辅助光线的位置及角度联系起来，预测不同焦距位置下的成像质量状况；以及消像差设计和几个具体的设计实例。 变焦过程的微分方程方法被提出并应用，该方法不仅高度概括了变焦运动规律，还便于开发出紧凑且性能优越、满足图像品质要求的光学系统。书中强调将变焦视为以各组份倍率为参数的过程，并通过分析来理解其特性。 作者基于自身的研究与实践提出了相关概念和设计方法，并详细介绍了各种设计过程及成果。本书旨在为从事光学仪器研发的专业人员及相关工厂设计师，高校师生以及对变焦距光学系统感兴趣的人士提供参考指导。 书中介绍的设计分析方法便于用户进行精确计算并联系物理概念以做出判断。这种方法自1973年以来在变焦系统的开发中广泛应用，并持续得到改进与发展。 作者感谢那些在这项研究过程中给予支持、审阅和帮助的专家及同事，以及所有参与绘图、校对与出版工作的人员。书中使用的下标如mysp表示不同的焦距位置，长度单位统一为毫米。 作者也承认由于个人水平限制，书中可能存在不足之处，并希望读者能提供宝贵的建议和意见。