С постоянным развитием потребительской электроники пользователи все более срочно требуют высокопроизводительные и компактные оптические системы с изменяемым фокусным расстоянием. Для таких систем распределение фокусных расстояний компонентов и кривая движения имеют значительное влияние на характеристики изображений, но выбор схемы первого порядка трудно решить простым аналитическим методом, что увеличивает сложность проектирования компактных объективов с изменяемым фокусным расстоянием. Для комплексной оценки потенциальной производительности схемы первого порядка объектива с изменяемым фокусным расстоянием и для исследования методов компактизации объектива в настоящей работе использована методика Монте-Карло. В начале, на основе методики Монте-Карло сгенерированы фокусные расстояния каждого компонента, затем отобраны эффективные распределения, удовлетворяющие уравнениям ограничений изменения фокусного расстояния. Затем, на основе эффективных распределений созданы файлы конструкции объектива для реального трассирования лучей и быстрой оптимизации для оценки характеристик распределения. Затем отобраны эффективные комбинированные распределения фокусов. Наконец, в качестве примера использованы объективы для мобильной камеры. Оценены превосходные характеристики распределения. Получены объективы, с постоянным числом F2,9, общей длиной 90 мм, равным фокусным расстоянием от 61 до 183 мм, с плавной кривой фокусировки, с MTF для всех полей зрения и фокусных расстояний выше 0,45@80 lp/mm и 0,15@160 lp/mm, искажение меньше 4%, относительное освещение выше 20%. По сравнению с регулярными объективами с изменяемым фокусным расстоянием, мобильные объективы имеют явное преимущество в области компактности. Результаты проектирования показывают эффективность предложенной методики генерации первого порядка и оценки реального трассирования лучей, обеспечивающей новые подходы к проектированию компактных объективов с изменяемым фокусным расстоянием.

Оптический дизайн; объектив с переменным фокусным расстоянием; Монте-Карло