Com a constante evolução dos produtos eletrônicos de consumo, os usuários estão cada vez mais exigindo sistemas ópticos de imagem de zoom de alto desempenho e compactos. Para esses sistemas, a distribuição da distância focal dos componentes e a curva de movimento têm um impacto significativo no desempenho da imagem, mas a escolha do esquema de primeira ordem é difícil de resolver por métodos analíticos simples, aumentando a dificuldade no projeto de objetivas de zoom compactas. Para avaliar globalmente o desempenho potencial do esquema de primeira ordem de uma objetiva de zoom, e para explorar métodos de design compacto de objetivas, nosso artigo utiliza um programa de busca Monte Carlo. Primeiro, são geradas distâncias focais para cada componente com base em um método de Monte Carlo, em seguida, esquemas de distribuição eficazes que atendem às equações de restrição de zoom são selecionados. Em seguida, com base nos esquemas eficazes, são gerados arquivos de design de objetiva para rastreamento real de raios de luz e otimização rápida para avaliar o desempenho do esquema, e para selecionar esquemas de distribuição de distância focal combinada superiores. Finalmente, tomando uma objetiva de zoom para celular como exemplo, esquemas de melhor desempenho são usados como estrutura inicial para projetar uma objetiva compacta com abertura constante de 2,9, uma distância focal equivalente de 61 a 183 mm, um comprimento total de 90 mm, com uma curva de zoom suave, um MTF para todos os campos de visão e distâncias focais superior a 0,45 @ 80 lp/mm e 0,15 @ 160 lp/mm, distorção inferior a 4%, uma luminosidade relativa superior a 20%. Em comparação com objetivas de zoom convencionais, tem claramente a vantagem da compacidade. Os resultados do design demonstram a eficácia do método proposto com base na geração de Monte Carlo de primeira ordem e na avaliação do rastreamento real de raios luminosos, oferecendo novas abordagens para o design de objetivas de zoom compactas.

Design óptico; objetiva de zoom; Monte Carlo; design automatizado