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OCAD應用：會聚光路中打入型變焦系統設計

時間:2023-05-03 14:29來源:未知作者: infotek點擊:次列印

打入式斷續變焦光學系統的固定組就是一般定焦系統的物鏡，需要獨立矯正像差。活動組一般由正負兩組透鏡組成。在變焦過程中一般遵循系統相對孔徑不變原則。在分配活動組兩組透鏡的焦距時有兩種求解方法，一種是根據前活動組位置及後組位置先求出光線M1M2，很容易得到兩組份焦距值；

圖1 會聚光路中打入式工作原理圖（一）

另一方法保持兩組之間光線平行光軸，有了前組距離求得光線投射高度M1，M2=M1，這兩組的焦距也不難求解，計算方法簡單。

圖2 會聚光路中打入式工作原理圖（二）

打入式斷續變焦光學系統的設計介面如右圖所示。圖中上半部分是物鏡的基本部分，也是相對小視場，下半部分是可以在系統內打入打出的一個活動部分。打入後系統像面位置及像面大小應該保持不變用以擴大物方視場範圍。

圖3 會聚光路中打入式自動設計程式介面

設計時在介面上填寫相關設計要求以及各組元之間主面間隔，程式會自動求解打入部分各組元焦距值以及其他外形尺寸資料，繪製結構示意圖。圖中上半部分是打入前的原物鏡結構，下半部分為打入後的系統結構。接著執行“下一步”程式顯示系統各組元焦距值、通光孔徑以及各組元間主面間隔資料。

圖4 會聚光路中打入式自動設計過程介面

繼續點擊“下一步”，就可以進入系統初始結構自動設計階段。此時可以利用設計視窗內下部表格內的“選擇”欄內選擇設計哪一組鏡頭。選擇後介面自動出現“透鏡單元結構設計”視窗進行設計。設計完畢在表格內點擊“保存”，將會自動完成該組設計。

圖5 會聚光路中打入式自動設計過程介面

按以上方法依次操作即可完成所有組元結構設計。完成之後，再按“下一步”，可以完成整個系統的初始結構設計。

圖6 會聚光路中打入式自動設計過程介面

系統的初始結構設計資料如下。

圖7 會聚光路中打入式自動設計結構系統資料表

有些系統出於系統光軸折轉或其他需要，在系統內往往帶有反射棱鏡的結構元素佔用了系統物鏡（前固定組）的空間。為了實現系統打入式斷續變焦，只好把可打入的變焦活動組的兩組鏡頭分佈於反射棱鏡的前後排列。為此在設計這類系統時在設計視窗上安排了“單變焦組打入”和“兩變焦組打入”的選擇。選擇了“兩變焦組打入”後的表單介面如圖所示。

圖8 會聚光路中兩變焦組打入式自動設計介面

此時在系統內兩個活動組之間有一無光焦度結構元素，一般多為反射棱鏡，使用OCAD程式在進行系統初始結構設計時圖面上顯示零件焦距為0，如需選擇反射棱鏡，可在書簽控制項內選擇“反射棱鏡”，此時介面如圖所示。

圖9 會聚光路中兩變焦組打入式反射棱鏡自動設計介面

在此介面內需要先選擇棱鏡玻璃材料，接著介面變化可以進一步選擇反射棱鏡名稱代號。然後再在系統資料表內選擇反射棱鏡棱鏡名稱代號。選擇完成有程式自動計算零件光軸展開長度（中心厚度），至此反射棱鏡選擇完成。

圖10 會聚光路中兩變焦組打入式反射棱鏡自動設計介面

按照以上所述繼續單元設計，最後完成系統初始結構設計。

圖11 會聚光路中兩變焦組打入式自動設計結果

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