d[Rs 高斯计算后的各不同变焦位置的几何尺寸,如组间隔d,轴上点及轴外点的入射高度h、hp和会聚角u、up等。图22中的完整数据见表1。 表1 三组元正组补偿连续变焦系统高斯计算结果 u*H
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TYr"yZ([ 如果选择“动画”可以以动画形式生动地显示系统变焦过程如图23。如果选择“凸轮”就可以显示该系统变焦组和补偿组的凸轮曲线图如图24。在OCAD光学设计程序内显示的图形都是彩色图形,有时为了具体需要可以任意修改图形颜色的背景色或前景色,只要选择工具条内的“颜色”即可实现。 lF1ieg"i M
M _z-~G 从图31的界面上可以看出,OCAD可以分别对变焦组运动曲线、补偿组运动曲线以及变焦过程中系统焦距变化曲线控制成直线、高次曲线以及复合曲线的形式。控制变焦组或补偿组的运动曲线是为了改善变焦组和补偿组在变焦过程中的运动质量。控制系统焦距变化曲线是为了满足不同系统对变焦过程中系统焦距变化的使用,比如有的测量系统需要准确度处理变焦过程系统焦距值,必须事先获得焦距值在变焦过程的准确位置,作出刻度准确读取。控制变焦组、补偿组的运动轨迹为直线以及控制变焦过程中焦距变化为直线关系的设计结果如图34及图35所示。一般情况下多数都是把变焦组运动曲线设计成直线方式,无论把变焦组运动曲线设计成直线还是让补偿组成直线主要根据是看那样对整体运动有利。 +wwK#ocw
/._wXH 4 结论 .( vS/ 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。 AR?J[e 参考文献 J*8fGR% [1] G.·.Back and Herbert Lowen ,“Journal of Optical Society of America”,1958,48,3,149-153。 >sP-)ZeuU[ [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。 tLpDIA_8 [3] 陶纯堪,《变焦距光学系统设计》,国防工业出版社,1988年。 n2R{$^JxO [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。 Frt_X % [5] Todd .C. D. and Maxwell, Aberrational weight adjustment by tolerance based weighting in damped least squares optimization [J],SPIE,1996,2774:89-105.