摘要：随着新型材料的出现，变焦系统的结构也发生了跃变，变焦结构向着小型化，低成本的方向发展，依据前人研究成果，利用光学软件COD EV设计了一个简单的小型变焦系统。该系统成像位置的场曲都控制在0.001以内，畸变最大也控制在0.03，具有结构简单，成像质量好，成本低等特点，经过像质评定完全满足日常生活中对取景摄像的需要。
随着科技的发展，光电成像器件CCD应用到了相机中引发相机的划时代的变化，传统的相机几乎被数码相机取代，为了适应市场需要，那种体积小、结构简单、像素高、成像质量好的低廉数码相机备受青睐，这里通过用光学设计软件CODEV来设计一种紧凑型的变焦数码相机，可满足一头多用给拍摄者快捷完美的选取画面进行构图的需要。 1 原理分析 所谓的变焦镜头就是利用系统中两个或者是两个以上透镜组的移动，改变系统的组合焦距，而同时保持最后像面不变，使系统在变焦过程中获得连续清晰的像的镜头。变焦镜头最大的价值，是它实现了镜头焦距可按摄影者意愿变换的功能。与固定焦距镜头不同，变焦距镜头并不是依靠快速更换镜头来实现镜头焦距变换的，而是通过推拉或旋转镜头的变焦环来实现镜头焦距变换，在镜头变焦范围内，焦距可无级变换，即变焦范围内的任何焦距都能用来摄影，这就为实现构图的多样化创造了条件。变焦距镜头自身的任何一级焦距与别的相同焦距的固定焦距镜头功能是一样的。这样就大大便利了日常生活中对快速取景的需要。 2 模型分析选取 这里我们选取美国专利局2007年5月的专利号为07212349的专利为初始模型，该专利成像好，畸变最大为005，场曲也控制在01左右，同时能有效地防抖，但是系统相对较大，玻璃的散射率高，不利于降低成本。通过优化分析我们得到下面的图形标准，系统参数为
该系统是一个具有三倍变焦的系统，视场较大，最大半视场角为32.90!，属于广角镜头标准的配置方式，完全能满足一个家庭实用型相机在各方面上的取景需要。 3 系统结构 该系统是一个具有8镜片的变焦系统，由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组4部分组成。为了小型化生产，这里控制了焦距和整个镜头长度，同时为了校正像差在变倍组中引入了非球面系数，非球面系数的引入就不可避免的为镜片的生产带来了不便，为了降低生产成本，控制像差，在引入的非球面的镜片采用了新型的光学塑料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，由于该新型光学材料具有耐酸耐碱性能好，热变性温度，燃烧值高等特点。就很好地解决了非球表面光学玻璃在磨制上的困难，便利了生产，降低了生产成本，图1~图3分别显示了在广角、中间和摄远端3个不同位置的结构示意图。
4 系统分析 4.1 像差分析 这里我们给出场曲和畸变的相差图，从图4~图6中我们可以看到各个成像位置的场曲都控制在0001以内，畸变最大也控制在003，完全满足了一般相机的成像要求。
4.2 像质评价 图7∀图9依次给出了在广角、中间和摄远端的MTF(ModulationTransferFunction)曲线，MTF是目前分析镜头的解像力与反差再现能力比较科学的方法，是衡量镜头的权威指标。
图9.摄远端 由图可以看出在全焦距系统中MTF曲线光滑平直，有较好的成像质量，在摄远端，基本上达到了衍射极限。当然，很多情况下镜头参数是相互制约的，为了减少成本获得在某些情况下的表现，牺牲一些限制及不同的镜头适合不同的应用条件，这也是MTF在很多情况下有差异的主要原因。 5 总结 本文通过对一个变焦系统的设计，经过计算数据、模拟仿真、及各种误差分析得出该设计合理实用，能以较低的成本换来较高的实用价值，出于设计上和实用性的考虑，其中传感器采用1/2.7英寸(1英寸=2.54cm)的小型CCD。完全满足了日常生活中对象质的要求。便利了人们对结构简单价格低廉的紧凑型变焦数码相机的选择，满足了人们需要。 本文来自《科学技术与工程 》（第8卷 第17期），版权归其所有，本推送仅为传播技术之目的，若有不妥，敬请告知！ |
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