Com a constante atualização dos produtos eletrônicos de consumo, a demanda dos usuários por sistemas ópticos de imagem com zoom de alto desempenho e pequeno porte está aumentando. Para sistemas de zoom, a distribuição da potência óptica dos componentes e as curvas de movimento, configurações de primeira ordem, influenciam significativamente o desempenho da imagem, mas a escolha do esquema de configuração de primeira ordem é difícil de resolver por métodos analíticos simples, o que aumenta a dificuldade no projeto de lentes zoom leves. Para avaliar globalmente o desempenho potencial da configuração de primeira ordem das lentes zoom e explorar métodos de projeto leves, este trabalho utiliza um programa de busca Monte Carlo para encontrar o melhor esquema de configuração de primeira ordem do sistema zoom. Primeiro, com base no Monte Carlo, são geradas as distâncias focais dos componentes, filtrando as distribuições válidas que satisfazem a equação de restrição do zoom. Em seguida, com base nas soluções válidas, são gerados arquivos de projeto de lente para rastreamento real de raios e otimização rápida para avaliar o desempenho, selecionando combinações de potência óptica de alto desempenho. Finalmente, como exemplo de uma lente zoom para celular, as soluções de alto desempenho foram utilizadas como estrutura inicial para projetar uma lente zoom compacta com número F constante de 2,9, distância focal equivalente de 61 a 183 mm e comprimento total de 90 mm. A curva de zoom é suave, o MTF em cada campo visual e distância focal supera 0,45@80 lp/mm e 0,15@160 lp/mm, a distorção é inferior a 4% e a iluminância relativa é superior a 20%. Em comparação com lentes zoom convencionais, possui vantagem evidente em termos de leveza. Os resultados do projeto demonstram a eficácia do método proposto baseado na geração de configurações de primeira ordem por Monte Carlo e na avaliação por rastreamento real de raios, fornecendo uma nova abordagem para o design de lentes zoom compactas.

Design ótico; lente zoom; Monte Carlo; design automatizado