*WK0dn 表示了变焦组匀速直线运动轨迹和系统像面位移曲线。根据高斯公式(1),不难得出物象共轭距离Δ的表达式(2)以及变焦组移动距离x所产生像面位移δ的表达式(3),并由此两公式绘出正组变焦在变焦过程中像面位移曲线如图3。图中列出了正组变焦组在变焦过程中物距由移动到处像面位移的曲线图。 Ai 5|N 6rg?0\A<
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WJF#+)P:Y 此外,根据以上公式还可以得出变焦组的物象放大率m和变焦比Γ的表达式如(4)和(5),同时绘出正组变焦在变焦过程中物象放大率曲线关系如图4。由图4可以看出,在极值点处变焦组放大率。变焦组放大率m和变焦比Γ随物距的变化成二次曲线关系。 tp?<
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8quH#IhB 此外,OCAD光学软件包的像差自动优化是采用双优选阻尼最小二乘法,以像差目标值和其公差构成评价函数[4][5],在构造变焦系统的评价函数时自动把系统各组分的焦距值作为目标值处理,保证各组分的焦距值在优化过程中始终满足各焦距值的目标值在规定的公差范围内。对三组元连续变焦系统,OCAD在构建评价函数时,可自动把各组分的焦距值作为可控像差列于其中,如图32。图中最后三行就是变焦部分三个组分的焦距值及其目标值和公差要求。 N eC]MW
A&`7 l5~X 4 结论 Z9UNp[0 连续变焦光学系统的光学设计是个比较复杂的设计过程。本文在全面仔细的消化分析机械补偿式连续变焦光学系统的工作原理,在作了大量程序设计基础上用图形和公式说理,阐述了连续变焦系统特点,各种变焦和补偿的不同工作形式,各种典型结构的机理,变焦方案的选择以及具体的设计方法。设计方法涵盖了设计方案的高斯光学外形尺寸计算,初级像差设计与平衡,光学结构参数的确定与计算,实际像差平衡乃至凸轮曲线的设计与优化。在初级像差计算求解PW以及实际像差平衡中使用了像差的平均值及像差离散的理念有效简化了计算工作量并明显提高了变焦系统成像稳定性与最佳性的统一。本文在介绍变焦系统设计方法中介绍了可以自动进行三组元连续变焦系统全面优化的OCAD光学设计程序,为变焦系统自动设计提供了独特而有效的设计工具。 l-q.VY2 参考文献 z<u@:: [1] G.·.Back and Herbert Lowen ,“Journal of Optical Society of America”,1958,48,3,149-153。 /H$/s=YU\U [2] 电影镜头设计组,电影摄影物镜光学设计,中国工业出版社,1971年。 3gz4c1 s^: [3] 陶纯堪,《变焦距光学系统设计》,国防工业出版社,1988年。 0c]3 ,# [4] 姚多舜,光学自动设计双优选阻尼最小二乘法[J],光学学报1984年,第4卷,第6期。 eXCH*vZY [5] Todd .C. D. and Maxwell, Aberrational weight adjustment by tolerance based weighting in damped least squares optimization [J],SPIE,1996,2774:89-105.