光學(xué)變焦系統(tǒng)設(shè)計共42張課件

61、輟學(xué)如磨刀之石，不見其損，日有所虧。62、奇文共欣贊，疑義相與析。63、曖曖遠(yuǎn)人村，依依墟里煙，狗吠深巷中，雞鳴桑樹顛。64、一生復(fù)能幾，倏如流電驚。65、少無適俗韻，性本愛丘山。光學(xué)變焦系統(tǒng)設(shè)計光學(xué)變焦系統(tǒng)設(shè)計61、輟學(xué)如磨刀之石，不見其損，日有所虧。62、奇文共欣贊，疑義相與析。63、曖曖遠(yuǎn)人村，依依墟里煙，狗吠深巷中，雞鳴桑樹顛。64、一生復(fù)能幾，倏如流電驚。65、少無適俗韻，性本愛丘山。光學(xué)變焦系統(tǒng)設(shè)計變焦系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計2變焦系統(tǒng)概述變焦系統(tǒng)原理變焦系統(tǒng)實例361、輟學(xué)如磨刀之石，不見其損，日有所虧。光學(xué)變焦系統(tǒng)設(shè)計光變焦系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計

2變焦系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計2變焦系統(tǒng)概述變焦系統(tǒng)原理變焦系統(tǒng)實例3變焦系統(tǒng)概述3變焦系統(tǒng)概述1834年，英國數(shù)學(xué)家彼得.巴洛提出在伸縮式望遠(yuǎn)鏡中的目鏡組中加上一塊負(fù)透鏡可以改變其放大率，由此開始了變焦距物鏡的研究歷史1902年美國光學(xué)專家Allen取得了第一個變焦鏡頭專利。在兩塊固定鏡片之間加入一塊活動鏡片，當(dāng)活動鏡片離開前鏡片時，可使焦距縮短；反之，可使焦距增長。在最短和最長的位置上，焦點(diǎn)位置保持不變。在中間位置處，焦點(diǎn)存在偏移，當(dāng)光圈較小時，這樣的偏移是可忍受的。1932年，德國光學(xué)專家赫爾穆特·瑙曼設(shè)計了焦距為25-80mm、相對孔徑為F/2.8的世界上第一個現(xiàn)代機(jī)械補(bǔ)償變焦鏡頭4變焦系統(tǒng)概述1834年，英國數(shù)學(xué)家彼得.巴洛提出在伸縮式望遠(yuǎn)光學(xué)變焦系統(tǒng)概述第二次世界大戰(zhàn)前后，變焦距鏡頭普遍用于電影攝影，但受當(dāng)時機(jī)械加工精度的限制，難以加工出滿足機(jī)械補(bǔ)償法精度要求的機(jī)械凸輪，因而大多采用光學(xué)補(bǔ)償法，通過同步移動兩組或兩組以上鏡片，改變焦距和補(bǔ)償焦點(diǎn)偏移。1960年以后，隨著機(jī)械加工工藝的改進(jìn)、凸輪加工精度的提高、光學(xué)材料性能的提高、光學(xué)冷加工以及鍍膜技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械補(bǔ)償變焦距鏡頭得到了很大的發(fā)展。1971年，首次將雙組聯(lián)動變焦方式用于電視變焦鏡頭，它可看作是機(jī)械補(bǔ)償和光學(xué)補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)合，具有變焦運(yùn)動移動量小、接近線性、凸輪曲線平緩等優(yōu)點(diǎn)。5光學(xué)變焦系統(tǒng)概述第二次世界大戰(zhàn)前后，變焦距鏡頭普遍用于電影攝變焦光學(xué)系統(tǒng)概述變焦系統(tǒng)：

是指焦距在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變而像面位置保持不變的光學(xué)系統(tǒng)變焦的目的：

連續(xù)改變系統(tǒng)的放大率，像面景物的大小連續(xù)可變變焦的應(yīng)用：

變焦距光學(xué)系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于宇宙空間探索事業(yè)、科研、生產(chǎn)、教育、國防、天文、航天、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、日常生活等各個方面。6變焦光學(xué)系統(tǒng)概述變焦系統(tǒng)：6變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析透鏡成像示意圖7變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析透鏡成像示意變焦系統(tǒng)原理光學(xué)系統(tǒng)的橫向放大倍率β：定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析一般物方和像方媒質(zhì)都是空氣，即則：a．焦距固定不變時，要想在畫面上得到不同倍率的像，只有改變物距，這就是平常使用定焦鏡頭時的作法；b．改變焦距，同樣可以實現(xiàn)變倍。8變焦系統(tǒng)原理光學(xué)系統(tǒng)的橫向放大倍率β：定焦鏡頭依靠改變物距而變焦系統(tǒng)原理共軛距定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析（假設(shè)）根據(jù)得到9變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析（假設(shè)變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析變倍過程中，一般來說像面不穩(wěn)定，像面位置要發(fā)生變化。2.滿足物像交換原則時，像面是穩(wěn)定的。10變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析變倍過程中，變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析模擬定焦系統(tǒng)共軛距隨橫向放大率變化11變焦系統(tǒng)原理定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析模擬定焦系統(tǒng)變焦系統(tǒng)原理定焦系統(tǒng)的缺點(diǎn)：定焦鏡頭依靠改變物距而變倍是有很大的局限性的，像面位置不穩(wěn)定，使用上不方便有些自然環(huán)境也不允許物距作大的調(diào)整。例如在野外拍攝，想要拍攝的對像位于大河對岸時，就無法依靠改變物距來達(dá)到變倍的目的。定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步分析12變焦系統(tǒng)原理定焦系統(tǒng)的缺點(diǎn)：定焦鏡頭依靠改變物距而變倍的初步變焦系統(tǒng)原理2.變焦原理系統(tǒng)的焦距變化有下式給出是兩透鏡之間的間隔分別是兩塊透鏡的光焦度。是合成光焦度。若：>0>0增大。則增大若：>0<0且>增加減小13變焦系統(tǒng)原理2.變焦原理系統(tǒng)的焦距變化有下式給出是兩透鏡之間變焦系統(tǒng)原理物像交換原則特點(diǎn)：變焦系統(tǒng)的任何運(yùn)動組份每時每刻都有兩個物像交換位置，對每個運(yùn)動組份都存在孿生的兩條補(bǔ)償曲線組份在此兩個物像交換位置上的倍率互為倒數(shù)變焦比即組份在這一對物像交換位置上共扼距不變14變焦系統(tǒng)原理物像交換原則特點(diǎn)：14變焦系統(tǒng)原理2.變焦原理變焦系統(tǒng)變倍組、補(bǔ)償組移動示意圖15變焦系統(tǒng)原理2.變焦原理變焦系統(tǒng)變倍組、補(bǔ)償組移動示意圖15變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法對定焦系統(tǒng)的分析我們可以知道移動透鏡改變焦距時，會伴隨有像面的移動，需要補(bǔ)償像面的移動。根據(jù)補(bǔ)償方式的不同，變焦距光學(xué)系統(tǒng)可分為：光學(xué)補(bǔ)償機(jī)械補(bǔ)償雙組聯(lián)動補(bǔ)償16變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法16變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.1光學(xué)補(bǔ)償變光學(xué)補(bǔ)償變焦系統(tǒng)是指利用一組或兩組透鏡的線性移動達(dá)到變倍目的，而又能保證像面變動不大的系統(tǒng)，二組元系統(tǒng)、三組元系統(tǒng)、四組元系統(tǒng)等二元組三元組17變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法二元組三元組17變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.1光學(xué)補(bǔ)償四元組二元組補(bǔ)償點(diǎn)三元組補(bǔ)償點(diǎn)四元組補(bǔ)償點(diǎn)18變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法四元組二元組補(bǔ)償點(diǎn)三元組補(bǔ)變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.2機(jī)械補(bǔ)償機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)是指像面位移補(bǔ)償組作不等速運(yùn)動的系統(tǒng)。在變焦過程中像面穩(wěn)定，且成像質(zhì)量良好，根據(jù)補(bǔ)償組焦距的正負(fù)，機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)可分為正組機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)和負(fù)組機(jī)械補(bǔ)償變焦系統(tǒng)。正組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)即補(bǔ)償組的光焦度為正的系統(tǒng)，需要保證以使各組份間有足夠的間隔，避免相碰。負(fù)組補(bǔ)償變焦系統(tǒng)即補(bǔ)償組的光焦度為負(fù)的系統(tǒng)。其運(yùn)動方式與正組補(bǔ)償有較大的區(qū)別19變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法19變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.2機(jī)械補(bǔ)償正組補(bǔ)償結(jié)構(gòu)示意圖20變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法正組補(bǔ)償結(jié)構(gòu)示意圖20變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.2機(jī)械補(bǔ)償負(fù)組補(bǔ)償結(jié)構(gòu)示意圖21變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法負(fù)組補(bǔ)償結(jié)構(gòu)示意圖21變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法3.3雙組聯(lián)動變焦系統(tǒng)雙組聯(lián)動變焦系統(tǒng)兼有光學(xué)補(bǔ)償系統(tǒng)和機(jī)械補(bǔ)償系統(tǒng)的特點(diǎn)，在光學(xué)補(bǔ)償系統(tǒng)兩線性運(yùn)動組元之間，采用一組按照一定軌跡運(yùn)動的透鏡來補(bǔ)償像面位移，在整個變焦過程中具有好的成像質(zhì)量。雙組聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖22變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法雙組聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖22變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法三種變焦系統(tǒng)的比較23變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法三種變焦系統(tǒng)的比較23變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法光學(xué)補(bǔ)償系統(tǒng)長度較長，只在幾個位置處像面完全穩(wěn)定，通常適用于小孔徑小視場且變焦倍率不大的變焦系統(tǒng)，不適用于大相對孔徑系統(tǒng)。機(jī)械補(bǔ)償系統(tǒng)的像質(zhì)穩(wěn)定性高，運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡單，系統(tǒng)尺寸介于光學(xué)補(bǔ)償和雙組聯(lián)動系統(tǒng)之間，是目前常用的變焦結(jié)構(gòu)。采用正組機(jī)械補(bǔ)償時，長度較長，透鏡口徑較小，前固定組焦距較長，二級光譜較小。采用負(fù)組機(jī)械補(bǔ)償時，長度較短，但口徑較大，前固定組焦距較短，二級光譜較大。雙組聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，且整個變焦過程中成像質(zhì)量好，但其前固定組焦距較小，會帶來嚴(yán)重的二級光譜，另外，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。24變焦系統(tǒng)原理3.變焦系統(tǒng)的補(bǔ)償方法24變焦系統(tǒng)實例EFLPOS1

POS2

POS3

POS4

0.59121.27382.74425.9086（in）W28°13.9°6.5°3°變焦比25變焦系統(tǒng)實例EFLPOS1262627272828292930303131變焦系統(tǒng)實例32變焦系統(tǒng)實例32變焦系統(tǒng)實例33變焦系統(tǒng)實例33變焦系統(tǒng)實例34變焦系統(tǒng)實例34變焦系統(tǒng)實例0.29e-20.453e-235變焦系統(tǒng)實例0.29e-20.453e-23536363737383839394040謝謝41謝謝41謝謝你的閱讀知識就是財富豐富你的人生7