五組元連續變焦系統實際上(shàng)是在三組元系統是基礎上(shàng)發展起來(lái)的兩個(gè)三組元連續變焦系統的疊加。前後兩個(gè)三組元參數(shù)分配一樣，兩個(gè)變焦組和(hé)連個(gè)補償組分别固聯在一起，按統一規律運動。系統結構也比較簡單。由于是兩個(gè)系統的疊加，因此其變焦範圍可(kě)以按平方關系擴大(dà)而不影(yǐng)響補償曲線的過度彎曲。但(dàn)畢竟複雜了變焦組結構，對系統像差平衡有(yǒu)一定緩和(hé)作(zuò)用。本軟件包根據這些(xiē)設計(jì)方法進行(xíng)全面初始結構設計(jì)。從系統外形尺寸自動計(jì)算(suàn)到初級像差系數(shù)的自動平衡，甚至可(kě)以從自動選玻璃到解出各組分表面半徑。
圖1.變焦系統高(gāo)斯計(jì)算(suàn)窗體(tǐ)
① 外形尺寸自動計(jì)算(suàn)
在選擇“設計(jì)”菜單中的“變焦系統高(gāo)斯計(jì)算(suàn)”後，會(huì)出現一個(gè)如圖1的小(xiǎo)窗體(tǐ)。窗體(tǐ)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征數(shù)據列表，左上(shàng)方有(yǒu)下拉式文本框選擇設計(jì)計(jì)算(suàn)以前固定組還(hái)是以後固定組為(wèi)基礎。根據前固定組求解是已知前固定組焦距值出發計(jì)算(suàn)系統外形尺寸數(shù)據，反之是從後固定組焦距值出發計(jì)算(suàn)系統外形尺寸數(shù)據。按表中內(nèi)容填寫完畢，五組元連續變焦系統的外形尺寸計(jì)算(suàn)工作(zuò)立即自動完成。此時(shí)如果
選擇工具條上(shàng)“圖文”按鈕就會(huì)顯示系統外形尺寸計(jì)算(suàn)結構數(shù)據，如圖2。
圖2.外形尺寸計(jì)算(suàn)數(shù)據
如果選擇工具條上(shàng)“動畫(huà)”按鈕還(hái)可(kě)以顯示系統變焦運動的動畫(huà)效果。如圖3。
圖3.變焦系統變焦運動動畫(huà)
圖4.填寫初級像差系數(shù)
② 初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計(jì)算(suàn)後就可(kě)以接着進行(xíng)系統初級像差的平衡優化設計(jì)。此時(shí)按“下一步”命令鈕，窗體(tǐ)立即出現下一個(gè)畫(huà)面如圖5。其中列出兩個(gè)表格，一個(gè)是要求輸入各初級像差系數(shù)的目标值，另一個(gè)要求輸入系統各組元的PW參數(shù)的初始參考值及其權系數(shù)。
參加優化設計(jì)的初級像差項目可(kě)選，選擇時(shí)使用工具條上(shàng)插入和(hé)删除按鈕進行(xíng)操作(zuò)。以上(shàng)數(shù)據輸入完畢，按動工具條上(shàng)确定按鈕，計(jì)算(suàn)立即完成，并顯示在下面文本框內(nèi)，如圖5。利用工具條上(shàng)“圖文”菜單随時(shí)可(kě)以單獨顯示PW自動優化結果，得(de)出系統實際像差平衡數(shù)據，最終完成五組元連續變焦系統的高(gāo)斯光學設計(jì)。
圖5.PW自動優化結果
③ 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(gè)活動組分（俗稱變焦組和(hé)補償組）各自以不同函數(shù)的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間(jiān)表面間(jiān)隔距離在改變系統焦距的同時(shí)保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時(shí)往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計(jì)凸輪機構時(shí)必須由光學設計(jì)給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計(jì)機械補償式連續變焦光學系統時(shí)，為(wèi)保證系統像面位置穩定，用高(gāo)斯光學理(lǐ)論計(jì)算(suàn)變焦組和(hé)補償組的運動曲線。為(wèi)此，在本設計(jì)時(shí)就自動計(jì)算(suàn)出了系統凸輪曲線坐(zuò)标值并繪出凸輪曲線如圖6，通(tōng)過工具條上(shàng)“圖文”菜單随時(shí)可(kě)以顯示凸輪曲線的參數(shù)坐(zuò)标值如圖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(shù)表
④ 五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
|
