従来広く用いられている機械補償型ズームシステムは、一定程度において全長が長く構造が重厚であり、小型化機器の光学システムの体積と質量に関する厳しい制約に適合しにくい問題がある。これらの問題を解決するために、多運動群ズームシステムの安定した像形成原理について議論し、多運動群共軌型構造に基づくコンパクトなズーム光学システムモデルを提案した。5群ズームシステムを設計の基盤として、設計指標の策定からガウス解解析、最適化案に至るまでの完全な設計プロセスを詳細に説明し、性能評価によって設計結果の有効性を検証した。設計結果は、3枚のガラスレンズと7枚のプラスチックレンズの組み合わせを採用し、総長69 mmで23〜69 mmの3倍連続ズームを実現し、F値は2.4〜4.5、像高は8.49 mm、動作波長帯は435〜650 nm、システム質量は30 g以内であることを示した。全視野全焦点範囲において良好な像質を有し、ズーム曲線は滑らかで折れ点がない。本多運動群共軸型コンパクトズーム光学システム設計モデルは、固定行程条件下で単一運動群の有効移動範囲を拡大し、ズームシステムの軸方向寸法を圧縮するとともに、連続ズーム過程における像質の安定性を保証し、ズーム光学システムのコンパクト設計目標を達成するための有効な道筋を提供する。さらに、レンズ材料のガラス・プラスチック混合配置によりシステムの軽量化を実現した。

光学設計;連続ズーム;多運動群;コンパクト光学システム