Mit der ständigen Weiterentwicklung der Unterhaltungselektronik steigt die Nachfrage der Benutzer nach einem High-Performance, kompakten optischen Bildgebungssystem mit variabler Brennweite. Für ein Zoomsystem haben die Verteilung der optischen Brennweite der Komponenten, die Bewegungskurve und andere primäre Konfigurationen einen signifikanten Einfluss auf die Bildleistung. Die Auswahl von Lösungen für die primäre Konfiguration gestaltet sich jedoch schwierig, was die Konstruktion leichter variabler Linsen erschwert. Um die Leistung der primären Konfiguration eines Zoomobjektivs umfassend zu bewerten und leichte Konstruktionsmethoden zu erforschen, verwendet dieser Artikel ein Monte Carlo-basiertes stochastisches Suchprogramm, um die optimale primäre Konfiguration für ein Zoomsystem zu finden. Zunächst, basierend auf einem Monte Carlo-basierten stochastischen Suchprogramm zur Generierung der Brennweiten jedes Elements, wurden akzeptable Verteilungsmuster ausgewählt, die den Zoom-Beschränkungsgleichungen genügen. Dann wurden auf Basis der akzeptablen Muster Konstruktionsdateien für den realen Strahlverfolg und schnelle Optimierung generiert, um die Leistungsmuster zu bewerten und exzellente Fokusverteilungsmuster auszuwählen. Schließlich wurde anhand eines Beispiels für ein Zoomobjektiv für Smartphones ein gutes Leistungsmuster als Ausgangsstruktur gewählt, und es wurde ein kompaktes Zoomobjektiv mit konstanter F2,9-Blende, einer äquivalenten Brennweite von 61 bis 183 mm und einer Gesamtlänge von 90 mm entworfen, mit einer sanften Zoomkurve und einem MTF für jeden Sichtfeldbereich bei jeder Brennweite, das über 0,45 bei 80 lp/mm und 0,15 bei 160 lp/mm liegt, einer Verzerrung von weniger als 4%, einer relativen Helligkeit von über 20%, das im Vergleich zu herkömmlichen Zoomobjektiven eine offensichtliche Gewichtseinsparung bietet. Die Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Methode zur stochastischen Generierung der primären Konfiguration und die reale Strahlverfolgungsbewertung effektiv war und eine neue Lösung für das Design leichter variabler optischer Linsen bietet.

Optikdesign; Zoomobjektiv; Monte Carlo; automatisiertes Design