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OCAD應用：五組元連續變焦系統

時間:2023-03-13 14:06來源:未知作者: infotek點擊:次列印

五組元連續變焦系統實際上是在三組元系統是基礎上發展起來的兩個三組元連續變焦系統的疊加。前後兩個三組元參數分配一樣，兩個變焦組和連個補償組分別固聯在一起，按統一規律運動。系統結構也比較簡單。由於是兩個系統的疊加，因此其變焦範圍可以按平方關係擴大而不影響補償曲線的過度彎曲。但畢竟複雜了變焦組結構，對系統像差平衡有一定緩和作用。本套裝軟體根據這些設計方法進行全面初始結構設計。從系統外形尺寸自動計算到初級像差係數的自動平衡，甚至可以從自動選玻璃到解出各組分表面半徑。

圖1 變焦系統高斯計算表單

外形尺寸自動計算

在選擇“設計”功能表中的“變焦系統高斯計算”後，會出現一個如圖1的小表單。表單中央顯示了五組元連續變焦系統的結構示意圖，下面表格給出系統的特徵資料清單，左上方有下拉式文字方塊選擇設計計算以前固定組還是以後固定組為基礎。根據前固定組求解是已知前固定組焦距值出發計算系統外形尺寸資料，反之是從後固定組焦距值出發計算系統外形尺寸資料。按表中內容填寫完畢，五組元連續變焦系統的外形尺寸計算工作立即自動完成。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統外形尺寸計算結構資料，如圖2。

圖2 外形尺寸計算資料

如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統變焦運動的動畫效果。如圖3。

圖3 變焦系統變焦運動動畫

圖4 填寫初級像差係數

初級像差係數自動平衡

完成外形尺寸計算後就可以接著進行系統初級像差的平衡優化設計。此時按“下一步”命令鈕，表單立即出現下一個畫面如圖5。其中列出兩個表格，一個是要求輸入各初級像差係數的目標值，另一個要求輸入系統各組元的PW參數的初始參考值及其權係數。
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上資料登錄完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，並顯示在下面文字方塊內，如圖5。利用工具條上“圖文”功能表隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡資料，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學設計。

圖5 PW自動優化結果

機械補償式連續變焦光學系統的凸輪曲線

所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往採用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線座標值並繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”功能表隨時可以顯示凸輪曲線的參數座標值如圖7所示。

圖6 變焦光學系統凸輪曲線圖

圖7 變焦光學系統凸輪曲線參數表

五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關係

五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關係如圖8所示。

圖8 各組分對象面偏移的貢獻示意圖

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