最近做了一个8-80mm 10倍变焦镜头设计，但是感觉像质和F数以及视场很难同时达标。欢迎大佬指点：
为了满足光学系统设计的性能标准，依据瑞利判据，光学系统的理论分辨率需要超越所选探测器所能达到的奈奎斯特频率。针对该光学系统，在不考虑系统内部因素对分辨率影响的情况下，CMOS探测器的奈奎斯特频率计算为 1/(2×0.00345)，等于144.93 lp/mm。因此，将145 lp/mm作为评估可见光系统空间截止频率。经综合考量探测器的技术规格、目标识别距离的需求，以及光学系统整体长度不超过120 mm的限制，最终确定系统焦距为80 mm，10´连续变焦系统的设计。使焦距变化灵活地覆盖8 mm至80 mm的范围，以适应不同的观测需求，确保系统在紧凑的体积空间内实现卓越的性能表现。 为保证成像质量，对探测器的光敏面对角线尺寸进行了精确的单边调整。通过题目给出的传感器分辨率计算，探测器对角线宽度的一半大约为3.9 mm。目标物体成像在探测器上的像高仅为0.0368 mm，远小于题目中提供的探测器尺寸。为了确保成像质量并留出充足的安全余量，本系统在视场设置中采用了3.2 mm的像高。这样的参数设置不仅保证了成像的清晰度和完整性，还考虑到了可能存在的对准误差和像差，从而确保整个光学系统的性能稳定和成像效果的最优化。 为了满足光学系统尺寸的严格限制（系统总长不超过120 mm），鉴于题目规则对镜片数量不超过14片球面镜片的限制，选择了10×机械补偿变焦物镜初始结构，从第一个透镜前表面到像面的距离为310.4 mm。其变焦范围从0.59×到5.9×，焦距由15 mm到150 mm。变焦镜头的结构形式是“＋，－，＋，＋”，如图（3-1）所示，并通过焦距缩放技术对其进行调整。前固定组由双胶合和弯月透镜组成，是正光焦度；变倍组由弯月透镜和双胶合组成，光焦度为负值；补偿组由双凸透镜和双胶合透镜组成，其光焦度为正值；最后一组后固定组也是正光焦度。最终将系统焦距缩放到长焦距为80 mm，短焦距为8 mm的设计参数。在完成评价函数的编写之后，进行优化，以确保光学系统的性能达到预期标准。
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发表于 2024-8-14 10:08
